多功能稀土配位聚合物的构筑及其复合材料的性质研究

发布时间：2020-01-31 01:26

【摘要】：稀土配位聚合物(CPs)及其相关的金属有机框架化合物(MOFs)属于是一种晶态材料,其涵盖结构化学、有机和无机化学等多门学科,是配位化学和材料化学的热点研究方向之一。其结构是由金属离子与有机配体进行组装得到,结构具有无穷无尽的可能性,配合物的结构受有机配体、金属离子、溶剂、pH、温度、降温速率等多种因素的影响,通过调控不同影响因素,我们合成了不同系列的结构新颖的配位聚合物,并对其单晶结构进行解析。由于稀土配位聚合物包含稀土离子,其特有的4f电子组态,在很多方面具有优异的光学性质,尤其在发光、荧光探针等方面具有独特的性能,因此对合成的稀土配位聚合物及其复合材料进行发光和荧光传感等发光性能方面的研究和探索。本文主要内容包括:(1)设计并合成了5-甲氧基-(4-苯甲醛基)-间苯二甲酸(H2L1)配体,采用该配体经水热法合成得到结构不同的稀土配位聚合物Tb2(μ4-L1)2(μ-HL1)(μ-HCOO)(DEF)]n(1)和[Ln(μ4-L1)(L1)(H2O)2]n(Ln=Nd(2)、Eu(3))。配合物的晶体结构表明,其层状外部暴露有末端醛基,将其与氨基修饰的介孔材料SBA-15-NH2或MCM-41-NH2复合,可以生成C=N席夫碱官能团,进而得到一系列基于二维配位聚合物的新型稀土介孔复合材料。这些复合材料整合了介孔二氧化硅基底的高热稳定性、多孔性以及配位聚合物的优异发光性能,呈现出多种优势。将发光复合材料和LED灯进行组装,结果显示其具有应用于发光器件的潜能。(2)以5-甲氧基-(4-苯甲醛基)-间苯二甲酸(H2L1)和邻菲罗啉(Phen)混合配体,经水热法合成得到双配体稀土配位聚合物[Ln(L1)2(Phen)]n(Ln=Eu(4)、Tb(5))。得到的双配体配位聚合物和H2L1单配体时的结构类似,均为平面二维结构。对两个双配体配位聚合物的荧光性质进行研究。对配合物1和5进行溶剂分子以及胺类物质的传感研究,并将两种传感晶体制成薄膜,进行胺物质蒸汽传感应用,均表现出良好的传感性能。(3)利用5-(2’,5’-二羧酸)-吡啶-3-羧酸(H3L2)作为配体,通过水热法合成了两个系列的三维稀土金属有机框架配合物,即单核的[La(L2)(DMF)]n(6)和四核的[Ln4(L2)2(HCOO)(DMF)(OH)2(H2O)2]n(Ln=Sm(7)、Eu(8)、Gd(9)、Tb(10)、Dy(11)、Er(12)、Yb(13))结构,两系列晶体均为三维结构,具有一维孔道。分别研究不同配位聚合物的荧光性能,且基于配合物10优异的荧光性能,将其应用于荧光传感,发现其对常见溶剂分子以及阳离子具有良好的荧光传感性能。
【图文】：

忝焦δ埽嘹捎τ糜诶胱蛹觳夥掷胍约吧鄡追治黾际洍47](图1-4)。图 1-4 (a) 438-MOF 在金属吸附后 ICP-MS 分析金属组分；(b) 438-MOF 和 Cu2+，Hg2+及含 Fe 的 438-MOF 之间的晶体转换；(c) Cu2+/Co2+混合物的选择和柱层析过程；(d) Cu2+/Hg2+和 Hg2+/Fe3+混合物的选择和柱层析交换过程1.3.3 化学传感器方面的应用配位聚合物及 MOFs 作为化学传感器具有广泛的实际应用，如工业过程监测、危险化学品检测、药品诊断、食品质量检测、环境监控等多方面[12]。对于缺电子体系，如硝基化合物，由于其具有较高的电子亲和能，可作为强淬灭剂[48-49]；顺磁性金属离子，由于可诱导产生配体到金属的电荷跃迁以及通过非辐射跃迁降低激发光能量，也可产生荧光淬灭现象[50]。而相反地，对于富电子体系如苯及其含给电子基团衍生物，可以实现荧光增强，可能是由于这些体系可提供电子给稀土 MOFs 从激发态到 LUMO 或导带(CB)的过程中[51]。另一种传感方式是通过捕获客体分子发生特征发射峰的位移或出现新的发射峰，可以通过有强相互作用的客体分子来实现[52]。通过这一传感理论基础可以实现并发展稀土 MOFs 在化学传感器方面的应用。近几年，有大量关于稀土 MOFs 材料应用于传感阳离子、阴离子、小分子、以及温度、pH 等方面的报道。

[57]。图1-6 室温下配合物Yb-Cd-Zn在DMF (10 3M)溶液中在存在 0-3 倍当量 Cd2+(左上)，Ca2+(左中)，，Co2+(右上)，Mg2+(左下)，Ni2+(中下)和 Zn2+(右下)时发射光谱(400 nm 下激发)；黑色，未添加；红色，1 倍；绿色，2 倍；蓝色，3 倍传感阴离子也是稀土 MOFs 在传感方面的重要应用之一。Su Yong 等人报道了用[Ln(TTP)2]·(CF3SO3)3·C3H6O·5H2O 来进行阴离子交换
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O641.4;TB33

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 唐志勇;何芳;部丽娟;谷铁安;杨大威;傅迎春;谢青季;姚守拙;;配位聚合物及其在分析传感方面的应用[J];化学传感器;2013年01期

2 C.N.肯尼;游安基;;配位聚合物[J];化学通报;1961年07期

3 张琳萍,侯红卫,樊耀亭,程凤宏;配位聚合物[J];无机化学学报;2000年01期

4 高锋,唐洁渊,林晓红;褐藻酸镨配位聚合物的合成与性质[J];稀土;2000年04期

5 高锋,唐洁渊,林晓红;聚丙烯酰胺镨配位聚合物的合成与性质[J];福建师范大学学报(自然科学版);2000年02期

6 张鸿云,雷静,吴庆安,张郁松,陈佩琨,程文强,张晓霞;设计和组装一组新型配位聚合物[J];化学世界;2001年03期

7 朱龙观;;三维大孔道配位聚合物创制[J];科学技术与工程;2002年05期

8 张峻,张旭东,肖博,刘亚茹;两个新的镍和铜配位聚合物的合成与表征[J];郑州大学学报(理学版);2003年03期

9 黄美荣,李新贵,华轶敏,张炜;液晶金属配位聚合物的合成及性能[J];高分子通报;2004年01期

10 孙长艳,郑向军,金林培;微孔镧系配位聚合物[J];中国稀土学报;2004年01期

相关会议论文 前10条

1 陈小明;张杰鹏;;柔性微孔配位聚合物研究进展[A];第十五届全国分子筛学术大会论文集[C];2009年

2 王尧宇;杨国平;;穿插和缠绕的功能配位聚合物的可控合成研究[A];中国化学会第27届学术年会第08分会场摘要集[C];2010年

3 张亚男;杨国平;庞凌燕;王尧宇;;新颖三维穿插配位聚合物的合成及表征[A];中国化学会第27届学术年会第08分会场摘要集[C];2010年

4 刘波;黄文欢;刘芮廷;王尧宇;;新颖的三维微孔及穿插配位聚合物的合成与表征[A];中国化学会第27届学术年会第08分会场摘要集[C];2010年

5 赵婷婷;屈学俭;景学敏;霍启升;刘云凌;;柱支撑作用三维金属-有机配位聚合物的组装[A];中国化学会第27届学术年会第08分会场摘要集[C];2010年

6 王磊;梁志强;王艳艳;杨玮婷;;基于五核钴(Ⅱ)簇的新颖三维配位聚合物的合成[A];中国化学会第27届学术年会第08分会场摘要集[C];2010年

7 鲁统部;;孔状配位聚合物[A];2011年中西部地区无机化学化工学术研讨会论文集[C];2010年

8 王爽;郑冰;张丽荣;李光华;霍启升;刘云凌;;镉与咪唑羧酸及其衍生物构筑的三维金属-有机配位聚合物的合成与表征[A];第十五届全国分子筛学术大会论文集[C];2009年

9 潘勤鹤;曾永飞;宋伟朝;卜显和;;具有八核钴簇的新型三维钴(Ⅱ)配位聚合物的合成与结构[A];第十五届全国分子筛学术大会论文集[C];2009年

10 陈小明;;磁性配位聚合物的分子设计、结构与性质[A];中国化学会第27届学术年会第08分会场摘要集[C];2010年

相关重要报纸文章 前1条

1 杨钊良 记者 吴鹤年;我国超分子配位聚合物研究进入国际前沿[N];科技日报;2004年

相关博士学位论文 前10条

1 邓名莉;金属—有机膦酸配位聚合物的合成、结构修饰及催化性质研究[D];复旦大学;2014年

2 孙延春;芳香多羧酸功能配合物的设计、合成、结构和性能研究[D];西北大学;2015年

3 刘波;吡啶羧酸微孔配位聚合物的合成、结构与性质研究[D];西北大学;2015年

4 张丽娜;基于二元芳香羧酸的稀土配位聚合物的构筑及性能研究[D];郑州大学;2015年

5 杨小乐;基于羧酸或吡啶羧酸类配体的过渡/稀土金属配合物的合成、结构及光学性质研究[D];西北大学;2015年

6 庞凌燕;含刚性三苯基四羧酸的配位聚合物的合成、性质及其作为荧光探针的研究[D];西北大学;2015年

7 吴威平;氮杂环羧酸配体配位聚合物的构筑、结构与性质表征[D];西北大学;2015年

8 孟高祥;基于四氮唑配体的d~(10)金属配合物的设计合成、结构表征与性质研究[D];华中师范大学;2015年

9 黄婉云;基于刚/柔性的两极多齿配体的配（聚）合物的合成、结构及性质研究[D];南京大学;2012年

10 骆昱晖;新型晶态配位聚合物材料的合成、结构与性质研究[D];东北师范大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 王s

本文编号：2574886