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晶体工程学为实现分子堆积的可设计性和可控合成,并进而实现材料的功能化提供了丰富的途径。金属-有机框架作为晶体工程学中的一类重要研究对象,以其结构稳定、设计多样、易于合成的优点,受到人们的广泛关注。而羧酸根容易与金属离子螯合形成稳定结构,所以多羧酸类配体通常被认为是构建金属-有机框架的优秀结构单元。本文主要利用水热与溶剂热合成的方法,通过控制反应温度、改变配体、调整反应物比例、调节酸碱度等策略合成了6个多羧酸基的金属-有机框架材料。采用X-射线单晶衍射确定了所获晶体的原子结构,并通过粉末X-射线衍射、红外光谱、热重分析、气体吸附、量热分析等表征方法对产物的结构以及性质进行了分析。主要内容如下:1.双羧基微孔框架的设计、合成,及其气体选择性吸附性质的研究。溶剂热条件下,将间苯二甲酸(1,3-H2bdc)和对苯二甲酸(1,4-H2bdc)分别引入硝酸铟(In(NO3)3)体系中,获得了两种具有不同孔状结构的金属-有机杂化材料,化合物1和化合物2:[H2In3O(OH)3(1,3-bdc)3](1)[HIn(1,4-bdc)2](2)化合物1中的孔道被其内部的苯环所阻挡,没有表现出对气体的良好的吸附能力。化合物2则在1 atm下对CO2和N2具有较高的吸附选择性,而且拥有良好的结构与气体吸附量的稳定性。2.能量的储存与pH控制释放。水热条件下,将1,3-二吡啶基丙烷(bpp)引入到醋酸钴(Co(Ac)2)和均苯四羧酸(1,2,4,5-H4btec)体系当中,制备了化合物3。将化合物3的样品放入酸性水溶液,保持常温常压(NTP:~298 K,1 atm),依次获得了化合物4,5和6:[Co5(OH)2(bpp)(btec)2]2?H2O(3)[Co2(H2O)4(bpp)2(Hbtec)2]?5H2O?H2bpp(4)[Co2(H2O)2(OH)(bpp)2(Hbpp)(btec)]?5H2O(5)[Co3(H2O)4(Hbpp)2(btec)2]?6H2O(6)值得一提的是,如果将原料混合,不经水热处理,空气中保持常温常压(NTP:~298 K,1 atm),会直接获得化合物6。将化合物6加水进行水热处理又会获得化合物3。在化合物转变的过程当中,体系的能量变化可以通过体系温度的波动以及理论计算得到验证。进一步实验表明,这种转变过程是可以通过调节体系的pH值来控制的。