In/Zn/Ag/Ru-MOFs的合成、晶体结构及性能研究

来源 :安徽师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bittercoffee456
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金属有机框架(metal-organic frameworks,MOFs)是一类由金属离子或金属簇与有机多齿桥连配体通过“自组装”形成的具有周期性无限网络结构的新型多孔材料,它具有三个本质属性:足够的强度、明确的结构、高度晶体化。MOFs的优点是密度(0.2-1g/cm3)低,表面积(500-4500 m2/g)大,孔隙率高(0.9),热和机械稳定性高。其最为有利的条件是在合成过程中可以调节其结构及功能。通过选择合适的构筑单元,可以获得具有预想用途的孔穴形状和功能。MOFs的多孔性拓扑结构所展现的多种功能使其在多个领域展现了潜在的广阔应用前景。  本文利用2,5-二咪唑吡啶和三种芳基多羧酸配体分别与RuCl3?3H2O、Zn(NO3)2、AgNO3、InCl3?4H2O几种金属盐在乙腈/水混合溶剂中使用溶剂热法通过调节温度、溶剂比例等方式合成得到了三个系列共9个MOFs晶体。使用X-射线单晶衍射研究了这些MOFs的晶体结构并进行了红外、XRD等表征;初步研究了这些MOFs的抗菌性能以及吸附/包载有机染料分子的性能。  1.利用2,5-二咪唑吡啶(2,5-bis(1-imidazoly)pyridine,bip)分别与三种芳基多羧酸:4,4’-联苯二羧酸(4,4’-biphenyldicarboxylic acid,H2bpdc);1,3,5-均苯三羧酸(1,3,5-benzenetricarboxylic acid,H3btc);1,4-苯二羧酸(1,4-benzenedicarboxylic acid,H2bdc);RuCl3?3H2O在CH3CN/H2O中作用得到了三个 Ru-MOFs单晶:{[Ru4(bip)2(bpdc)4(H2O)4]·(CH3CN)2·(CH3CN)}n,Ru-1;{[Ru3(bip)2(btc)2(H2O)2]·(Cl)2}n,Ru-2;{Ru(bip)(bdc)Cl}n,Ru-3。研究了这些MOFs的晶体结构并进行了XRD、IR表征以及它们的抗菌性能和吸附性能。实验结果表明,Ru-1和Ru-2对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌显示了良好的抗菌性能,有望成为一类新型的抗菌试剂。Ru-2和Ru-3对甲基橙显示了优良的吸附性能,在水处理方面具有潜在应用价值。  2.利用2,5-二咪唑吡啶(2,5-bis(1-imidazoly)pyridine,bip)分别与三种芳基多羧酸:4,4’-联苯二羧酸(4,4’-biphenyldicarboxylic acid,H2bpdc);1,4-苯二羧酸(1,4-benzenedicarboxylic acid,H2bdc),1,3,5-均苯三羧酸(1,3,5-benzenetricarboxylic acid,H3btc);InCl3?3H2O在CH3CN/H2O中作用得到了四个In-MOFs单晶:[In(bip)2Cl2]n,In-1;[In2(bip)(bpdc)2Cl2]n,In-2;[In(bip)(bdc)]n, In-3;{[In3(bip)(btc)Cl3]Cl}n,In-4;研究了这些MOFs的晶体结构并进行了XRD和IR表征。初步探讨了这四个In-MOFs的抗菌性质和吸附包载染料分子的性能。实验结果表明,In-2对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌都显示了优良的抗菌性能具有潜在的医学应用价值。In-2,In-3对有机染料分子亚甲基蓝显示了良好的吸附包载性能,可望在水处理方面展示应用潜能。  3.利用2,5-二咪唑吡啶(2,5-bis(1-imidazoly)pyridine,bip)和4,4’-联苯二羧酸(4,4’-biphenyldicarboxylic acid,H2bpdc)分别与Zn(NO3)2和AgNO3在CH3CN/H2O中作用,得到两种MOFs单晶:[Ag2(bip)(bpdc)2(H2O)2]n,Ag-1和[Zn2(bip)(bpdc)2(H2O)2]n,Zn-2;测定了它们的晶体结构并进行了XRD和IR表征。研究结果表明,Ag-1对大肠杆菌显示了良好的抗菌性能并且对染料甲基橙显示了很好的吸附性能。这表明Ag-1具有抗菌和吸附双重功能,可直接应用于饮用水的净化处理,有望成为一种新型的抗菌/吸附双功能水处理材料。
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