基于羧酸和多氮配体的配位聚合物：荧光调控、传感及光催化性能研究

发布时间：2018-03-03 15:29

  本文选题：金属有机配位聚合物　切入点：金属掺杂　出处：《内蒙古大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：基于结构的多样性及可设计性,金属有机配位聚合物在气体存储与分离、铁电、非线性光学、非均相催化和光学等领域表现出广阔的应用前景。本文选用 H_4btca 和 Htpbpc(H_4btca = biphenyl-2,3,3',5'-tetracarboxylic acid,Htpbpc =4'-[4,2';6',4"]terpyridin-4'-yl-biphenyl-4-carboxylicacid)为主配体,部分实验过程中引入 phen 和 H_2bdc(phen= 1,10-phenanthroline,H_2bdc = terephthalicacid)作为辅助配体,同金属离子在水热/溶剂热条件下自组装合成了 20个配位聚合物。依照配合物不同的结构特性,分别探究了其在荧光调控、荧光传感和光催化领域展现出的应用潜力。分为以下四部分进行介绍:第一部分选用H_4btca和phen配体与LnC13·6H_2O在水热条件下合成了一系列Ln-MOFs(1-13)。基于配合物6和8同晶结构并分别发射出明亮的红色和绿色特征荧光,进一步将Eu3+/Tb3+离子组装进同一框架结构中构筑了系列混金属掺杂MOFs[EuxTb1-x(Hbtca)(phen)](0 ≤ x ≤ 1)(14-17)。通过调控金属掺杂比及激发波长实现了荧光调控和白光发射。第二部分选用Htpbpc配体与Eu(Ⅲ)离子在溶剂热条件下合成一维配合物[Eu2(tpbpc)4·CO3·4H_2O]·DMF·solvent(18),其可以发射明亮的红色荧光并兼具优异的水稳定性、酸碱稳定性和热稳定性。配合物18可作为荧光传感器用于定量检测Cr3+,CrO42-和Cr2O72-离子,并表现出低检出限、高灵敏度和高选择性等优势。此外,基于MOF 18的荧光试纸可在几秒钟内实现可视化的对Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)离子的识别。值得注意的是,此为第一例可同时检测水体系中不同价态铬离子的LMOF材料。第三部分选用Htpbpc配体与不同过渡金属盐在溶剂热条件下合成一系列三维MOFs[M(tpbpc)2]·solvent(19-22)。其中,MOF19作为具有双荧光发射机制的MOF荧光传感材料,可对Hg~(2+)离子在10-6-10-3 M大范围内进行定量检测。另外,MOF 19还可定量检测Cr(Ⅵ)离子,并具有检测限低,响应迅速、可循环利用等特点。第四部分选用Htpbpc和H_2bdc配体与Co(NO3)2·6H_2O在溶剂热条件下成功构筑一个 2D 大孔 MOF[Co(tpbpc)(bdc)0.5·H_20]·solvent(23),进一步在合成过程中用Zn(Ⅱ)离子逐渐替换Co(Ⅱ)离子,构筑了一系列同构的金属掺杂MOFs。随着Co(Ⅱ)逐步被Zn(Ⅱ)取代,MOFs材料作为催化剂在可见光下降解甲基橙的能力也逐渐提高。此工作提供了一个通过改变MOF中金属掺杂比例进而实现可控调节其光催化性能的方法。
[Abstract]:Based on structural diversity and designability, organometallic coordination polymers in gas storage and separation, ferroelectric, nonlinear optics, In this paper, H4btca and Htpbpc(H_4btca = biphenyl-2bdcPhen are selected as auxiliary ligands Htpbppc 4- [4tpbpc 4"] terpyridin-4-yl-biphenyl-4-carboxyacid. in some experiments, phen and H2bdcphenphen = 110-phenanthropc H2bdc = terephthalicacidd are used as auxiliary ligands. Twenty coordination polymers were synthesized by self-assembly of the same metal ions under hydrothermal / solvothermal conditions. The potential applications in the field of fluorescence sensing and photocatalysis are described in the following four parts: in the first part, a series of Ln-MOFsC1-13O have been synthesized under hydrothermal conditions by using H _ S _ 4btca and phen ligands and LnC13 路6H _ 2O under hydrothermal conditions, based on the isocrystalline structures of complexes 6 and 8. Emitting bright red and green characteristic fluorescence, Furthermore, the Eu3 / TB 3 ions were assembled into the same frame structure to construct a series of mixed metal doped MOFs [EuxTb1-xHbtcaphenin] 0 鈮，

本文编号：1561607