大孔径多功能化的金属—有机骨架材料的设计、合成及性能研究

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tianyi03
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金属离子或金属簇与有机配体构筑得到的金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是多孔固体材料中的研究热点。MOFs因其孔体积和孔尺寸可控、易于官能团化等特点在很多方面都有着潜在的应用价值,如气体存储/分离、药物传输、荧光感应、催化和抗腐蚀材料等。本论文在溶剂热的反应条件下,通过金属离子与多羧基配体的自组装构筑得到了6个三维结构的金属有机骨架材料和两个金属有机凝胶。对部分配合物进行了CO2吸附、染料吸附、催化以及荧光感应的测试。本论文第一部分研究了基于四萘甲酸季戊四醚(H4L1)为配体的MOFs。在溶剂热条件下,H4L1与金属Cd2+构筑得到了两个三维结构的配合物(配合物1和2),与过渡金属Zn2+也构筑得到了两个三维结构的配合物(配合物3和4)。将配合物1和2浸泡在七种不同尺寸、不同电性的染料中,通过紫外吸收光谱测试发现配合物1和配合物2对于所选取的三种阳离子染料(亚甲基蓝、罗丹明B、罗丹明6G)均有良好的吸附效果,且可以在与阴离子染料、中性染料混合的溶液中选择性吸附阳离子染料。配合物1对于CO2有着较为良好的吸附效果,与TBAB作为共催化剂可以催化CO2的环碳酸酯化反应。同时,配合物1对于Fe3+有明显的荧光淬灭响应。本论文第二部分研究了基于酰胺键修饰的具有C3对称性三羧酸配体(H3L2)构筑的两个MOFs。在溶剂热条件下,H3L2与Sr2+构筑得到了具有良好热稳定性和化学稳定性的三维网状结构配合物(配合物5);配合物6则是由H3L2与Cu2+通过溶剂热法构筑得到的三维网状结构。由于配合物中酰胺键的存在,因此着重对两个配合物CO2吸附性能进行了研究,其中配合物5对于CO2有着良好的吸附效果,最大吸附量可以达到66.9 cm3 g-1。实验发现配合物5同样对CO2的环碳酸酯化反应有催化效果。本论文第三部分简单的介绍了金属有机凝胶并研究了基于四萘甲酸季戊四醚配体(H4L1)和冠醚修饰的四羧酸配体(H4L3)构筑的金属有机凝胶。H4L1与金属Zr通过溶剂热法构筑得到了Zr凝胶(配合物7)。而H4L3与Zr通过溶剂热法构筑得到了另一个Zr凝胶(配合物8)。通过流变测试证明了两种配合物的凝胶结构。
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