中心金属离子调节晶态MOFs材料性能的研究

发布时间：2017-10-16 23:10

  本文关键词：中心金属离子调节晶态MOFs材料性能的研究

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【摘要】：近年来晶态MOFs材料由于其高孔隙率、低密度、大比表面积、孔道规则、孔径可调以及拓扑结构多样性和可裁剪性等优点,成为新型多孔材料的研究热点,在铁电、气体吸附、发光、磁性、催化等方面表现出了很好的性能。在科学家们的不懈努力下,大量具有新颖的分子结构和优秀性能的晶态MOFs材料被报道出来,同时,功能可控性、定向合成的材料也成为未来研究的导向。有目的性的设计具有特殊功能性,并且性能可调型金属有机配合物对于现代的配合物研究来说仍具有挑战性和巨大的研究价值。为了深入探索配合物材料的性能,本课题选用1-aminobenzene-3,4,5-tricarboxylic acid(H3L)配体与过渡金属钴、锰、镍进行自组装得到2个系列共11个配合物,这11个化合物的结构通过单晶X射线衍射进行测试,对它们进行了元素分析、红外、固体紫外、热重等手段表征,并对它们的性能进行了探究和分析。内容主要包括以下两个部分:1.利用H3L配体与过渡金属钴和锰在水热条件下合成了一系列异质同构化合物1-5,它们具有相同的2D结构,层与层之间具有很强的氢键,此外我们对这5个化合物进行了光催化性能的研究,发现化合物5对可见光照射下有机染料的降解(结晶紫、甲基橙、亚甲蓝、罗丹明B、若丹明6G、荧光素)展示卓越的光催化活性,然而1则抑制染料的光降解。当配合物中Co2+离子的含量逐渐增加时,1-5的光催化性能从抑制转向促进作用。为了研究中心金属的化学环境,我们对化合物进行了磁性研究,来讨论催化剂中单电子耦合状态。随后利用UV/Vis漫反射光谱分析方法,解释了中心金属离子调制光催化性能的内部原因。2.利用H3L作为主要配体,4,4’-bpy作为辅助配体,以金属钴和镍作为中心金属离子合成一系列的同构化合物6-11,我们分析了它们的结构,发现它们具有相同的3D孔道结构,随后对它们进行了磁学性能的研究,化合物6显示了反铁磁性,而化合物11则显示出了明显的铁磁性,化合物7-10中随着Ni2+离子含量的逐渐增加,化合物的磁性从反铁磁向铁磁转变,从而实现了对磁学性能的调制。此外,我们对配合物6-11的紫外吸收光谱、光催化以及催化性能也进行了研究。
【关键词】：配合物 磁性 光催化 固体紫外
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-28
• 1.1 引言9-10
• 1.2 功能晶体材料的性能研究10-17
• 1.2.1 光催化性能11-13
• 1.2.2 磁性材料13-14
• 1.2.3 非均相催化剂14-16
• 1.2.4 发光和荧光传感器16-17
• 1.3 影响配合物性能的因素17-20
• 1.3.1 配体的选择17-18
• 1.3.2 金属离子的种类18-20
• 1.4 中心金属离子调控配合物性能20-22
• 1.4.1 中心金属离子交换20-21
• 1.4.2 杂核化合物的原位合成21-22
• 1.5 本论文的选题意义和主要研究内容22-24
• 1.5.1 本课题的选题意义22-23
• 1.5.2 本课题的主要研究内容23-24
• 参考文献24-28
• 第二章 中心金属离子对配合物光催化性能的影响28-54
• 2.1 引言28-29
• 2.2 实验部分29-30
• 2.2.1 实验试剂、仪器及测试方法。29
• 2.2.2 配合物 1-5 的合成方法及表征29-30
• 2.3 结果与讨论30-44
• 2.3.1 配合物 1-5 的晶体结构分析30-32
• 2.3.2 配合物 1-5 的XRD与热重分析32-33
• 2.3.3 配合物 1-5 的水稳定性分析33-34
• 2.3.4 配合物 1-5 的光催化性能34-38
• 2.3.5 配合物 1-5 的磁性研究38-41
• 2.3.6 金属离子影响光催化降解的原因探究41-44
• 2.4 本章小结44-45
• 参考文献45-50
• 附表50-54
• 第三章 中心金属离子调节同构配合物磁性及其催化性能研究54-84
• 3.1 引言54-55
• 3.2 实验部分55-56
• 3.2.1 实验试剂、仪器及测试方法55
• 3.2.2 配合物 6-11的合成方法及表征55-56
• 3.3 结果与讨论56-73
• 3.3.1 配合物 6-11的晶体结构分析56-58
• 3.3.2 配合物 6-11的XRD与热重分析58-59
• 3.3.3 配合物 6-11的紫外-可见吸收光谱研究59-61
• 3.3.4 配合物 6-11的耐溶剂性61
• 3.3.5 配合物 6-11的磁性研究61-67
• 3.3.6 磁学差异性研究67-68
• 3.3.7 配合物 6-11的光催化性能68-70
• 3.3.8 配合物6和 11的催化性能70-73
• 3.4 本章小结73-74
• 参考文献74-77
• 附图表77-84
• 总结论84-85
• 攻读硕士期间取得的成果85-86
• 致谢86

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本文编号：1045428