【摘 要】
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金属有机骨架材料(MOFs)与共价有机骨架材料(COFs)具有较大的孔道和表面积,可控制的合成设计以及在不对称催化、气体存储、荧光探针和传感等方向具有潜在的应用,逐渐成为近几年较
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金属有机骨架材料(MOFs)与共价有机骨架材料(COFs)具有较大的孔道和表面积,可控制的合成设计以及在不对称催化、气体存储、荧光探针和传感等方向具有潜在的应用,逐渐成为近几年较为热门的多孔材料。在本论文中,我们基于9,10-二苯乙烯基蒽(DSA)设计合成了具有聚集诱导发光效应(AIE)的DSA衍生物,并参与金属有机骨架和共价有机骨架的构筑。利用其荧光、具有较大的孔道等特点,我们将其用于对硝基爆炸物、工业废水中重金属离子的检测以及氢气的存储。本论文研究的主要内容如下:1.在DSA基础上引入两个羧酸基团,合成具有强烈AIE效应的配体H2DSA,并将该配体与4-叔丁基磺酰杯[4]芳烃(H4TBSC)和Zn(Ⅱ)配位,得到了一个具有强烈荧光的二维金属有机骨架[Zn4(OH)4(DSA)2]。我们对该配合物进行X-射线单晶衍射确定其结构,又对其进行热稳定性、气体吸脱附和荧光等性能的研究。研究结果表明该配合物具有非常好的热稳定性,且对N2的吸附能力为0.58 cm3/g,量子产率为68.3%,远高于H2DSA的荧光量子产率26.3%。在荧光性能的研究中发现,当添加重铬酸根离子浓度到112.5 ppm的时候,荧光达到90%以上的猝灭,说明该配合物对重铬酸根离子具有非常好的选择性。2.在DSA基础上引入两个醛基,合成具有强烈AIE效应的CHO-DSA,并将该二醛与四(4-氨基苯基)甲烷反应,得到了一个具有强烈荧光的三维共价有机骨架DSA-COFs I。我们对DSA-COFs I进行XRD粉末衍射,红外光谱、热稳定性、气体吸脱附和荧光等性能的研究。研究表明该DSA-COFs I具有非常好的热稳定性,且对N2的吸附能力为0.7 cm3/g。合成的DSA-COFs荧光量子产率为35.8%,分别对4-硝基苯胺、二硝托胺和2,4-二硝基苯胺进行荧光滴定,发现当滴加2,4-二硝基苯胺为26.8 ppm的时候,荧光达到90%以上的猝灭,说明DSA-COFs I对2,4-二硝基苯胺具有高效的灵敏性和选择性。3.在DSA基础上引入两个氰基,合成了一种同样具有AIE效应的CN-DSA。通过适当条件,使CN-DSA发生氰基聚合反应,生成二维多孔的嗪类共价有机骨架CN-COFs Ⅱ。我们对CN-COFs Ⅱ进行XRD粉末衍射,红外光谱、热稳定性、气体吸脱附和荧光等性能的研究。研究表明该CN-COFs Ⅱ具有非常好的热稳定性,且对N2的吸附能力为0.75 cm3/g。对该CN-COFs Ⅱ又对其进行了H2、CO2和CH4的测试,吸附能力分别为101.43 cm3/g,38.76 cm3/g,17.35 cm3/g,这一点恰好说明了CN-COFs Ⅱ在氢气的存储和运输中的优势。
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