基于具有聚集诱导发光效应配体的金属-有机骨架材料的合成及性质研究

发布时间：2018-03-06 17:25

  本文选题：金属-有机骨架　切入点：聚集诱导发光　出处：《吉林大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：金属-有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)材料是由金属离子或金属团簇与有机配体通过配位键相互交替连接组成的一种具有无限网格结构的晶体材料。作为一种新型的无机-有机杂化多孔材料,MOFs具有丰富的拓扑结构、可调控的孔径尺寸以及高的比表面积,在气体吸附与分离,催化,磁性,荧光检测等方面都有潜在的应用。在合成MOFs的过程中,金属离子,尤其是有机配体的选择与设计对于构筑具有特定功能的MOFs是至关重要的。通过对有机配体有目的设计合成与金属离子的选择可以实现对具有特殊性质的金属-有机骨架材料的定向合成。在本论文中,我们设计并合成了一个新的具有聚集诱导发光效应(AIE)的有机配体,并利用这个配体,在溶剂热条件下通过调变不同的金属和反应条件成功合成出具有新颖性质的含过渡金属以及稀土金属的MOF材料,并分别对其结构和性质进行了研究。本论文的主要成果如下:1、从合理的设计有机配体出发,设计并合成了一个新的基于四苯基吡嗪的四羧酸配体2,3,5,6-四(4-羧基苯基)吡嗪(H_4TCPP)。其设计主要是基于以下几个原因:首先,H_4TCPP具有类似于H4BTTB(4,4′,4′′,4′′′-benzene-1,2,4,5-tetrayltetrabenzoic acid)的刚性骨架结构,其可以很容易的从4-甲酰基苯甲酸甲酯中合成出来。其次,在吡啶环上有两个氮原子,这有利于提高对CO_2的吸附能力和对分析物的检测选择性。最重要的是,H_4TCPP的聚集诱导发光效应(AIE)将赋予MOFs有趣的发光性质。2、基于具有AIE效应的H_4TCPP配体构筑多功能金属-有机骨架材料:在溶剂热条件下,以过渡金属Zn(NO3)2·6H2O为金属源,以2,3,5,6-四(4-羧基苯基)吡嗪H_4TCPP为有机配体,成功合成出一例具有三维骨架结构的过渡金属-有机骨架材料Zn-TCPP。通过X-射线单晶结构解析可知其是由双核锌形成的轮浆型构型与有机的TCPP4-配体相互连接形成的三维孔道结构,结晶于正交晶系,Imma空间群。TOPOS分析显示Zn-TCPP具有四连接的lvt的拓扑结构,顶点符号为{42.84}。通过XRD、IR、TG、SEM对其进行了基本表征。另外,由于配体TCPP4-和Zn2+的配位诱导发光效应,Zn-TCPP呈现出了很好的蓝光性质,同时由于有机配体H_4TCPP中N原子的存在,Zn-TCPP也可以高效的检测三羟基苯酚PA以及Fe3+离子。另外,PLATON结果表明Zn-TCPP具有较高的孔隙率,因此我们对其吸附性质做了研究。氮气吸附结果表明,活化的Zn-TCPP拥有较大的比表面积,其数值达到了984 m2 g-1,同时其对CO_2也有较高的吸附量,在273K,732 mmHg下其吸附量达到了135 cm3g-1。3、基于具有AIE效应的H_4TCPP配体构筑稀土金属-有机骨架材料:在溶剂热条件下,分别以稀土金属EuCl3和TbCl3为金属源,与有机配体H_4TCPP在相同的溶剂体系中反应,成功合成出两例具有同构的二维层状金属-有机骨架化合物Eu-TCPP和Tb-TCPP。通过X-射线单晶结构解析可知它们均结晶于三斜晶系,空间群为P-1。TOPOS分析显示Eu-TCPP和Tb-TCPP具有顶点符号为{43}2{46.66.83}的3,6-连接的kgd的拓扑结构。通过XRD、IR、TG、SEM对其进行了基本表征。此外,由于Eu-TCPP具有很好的荧光性质且H_4TCPP配体中N原子的存在,Eu-TCPP的微晶相也能很好地检测PA和Fe3+离子。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O641.4

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本文编号：1575779