基于噻吩羧酸类配体MOFs的合成及其性能研究

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发光金属有机骨架材料是一类具有丰富发光位点及优异发光性能的多孔材料,因此,可用于荧光传感识别环境污染物和生理温度。此外,过渡LMOFs材料不仅可作为传感器,而且因其高的孔隙率、大的比表面积及功能基团多样性在保护和敏化镧系金属离子发光方面具有突出的优势,且还可以利用MOFs材料敏化前后不同的发光性能来区分识别环境污染物。(1)本论文以2,5-噻吩二羧酸为有机配体(L1),以Eu3+和Tb3+为中心配位离子,设计合成了一系列双稀土金属有机框架EuxTb1-x-MOFs(x=0.5,0.067,0.05,0.01,0.00833,0.00667,0.005);以自主合成了5-((4-羧基苯基)甲酰氨基)噻吩-2-羧酸(L2)为有机配体,以Cd(Ⅱ)为中心金属离子,通溶剂热法获得了一例过渡金属有机骨架Cd4(L)4·4H2O(Cd-MOF)。利用X-射线单晶衍射、粉末X-射线衍射(PXRD)和红外光谱(FT-IR)等方法对上述配合物的结构和组成进行了分析和表征,利用紫外可见漫反射光谱(DRS)和荧光光谱(PL)研究了上述配合物的光学性能。X-射线单晶衍射结果表明,Cd-MOF具有稳定的三维超分子网状结构。(2)研究了一系列双稀土金属有机骨架材料EuxTb1-x-MOFs(x=0.5,0.067,0.05,0.01,0.00833,0.00667,0.005)的发光调节过程,结果表明,通过调节稀土离子Eu3+/Tb3+的摩尔比和激发波长可以得到白光发射材料Eu0.00667Tb0.99333-MOF,并探究了其对酚类化合物和生理温度(288-353 K)的荧光传感性能。实验结果表明,Eu0.00667Tb0.99333-MOF可以选择性识别β-萘酚,同时对生理范围内的温度也表现出优异的传感作用。综上表明,Eu0.00667Tb0.99333-MOF作为白光发射材料,在污染物和生理温度的检测上都具有广阔的发展前景。(3)研究了Cd-MOF对金属阳离子、阴离子及硝基芳香类化合物、酚类化合物等环境污染物的荧光传感作用。此外,以Cd-MOF封装敏化Eu3+发光得到Eu3+@Cd-MOF,同理,也研究了Eu3+@Cd-MOF对金属离子、阴离子的荧光传感作用。实验结果表明,Cd-MOF可选择性高效识别环境污染物Cr(Ⅵ)(Cr2O72-、CrO42-)、Fe(Ⅲ)、Pb(Ⅱ)及硝基苯胺类化合物和硝基苯酚类化合物等环境污染物,但无法区分水中同时存在的Cr(Ⅵ)、Fe(Ⅲ)、Pb(Ⅱ),而Cd-MOF和Eu3+@Cd-MOF对水环境中的Cr(Ⅵ)、Fe(Ⅲ)、Pb(Ⅱ)具有不同荧光检测效果,因此结合Cd-MOF和Eu3+@Cd-MOF对Cr(Ⅵ)、Fe(Ⅲ)、Pb(Ⅱ)的检测结果的不同可达到区分同一水系中Cr(Ⅵ)、Fe(Ⅲ)、Pb(Ⅱ)的目的,此方法为以后MOFs材料区分环境中的污染物提供了一个新思路。
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