新型金属有机骨架多孔材料的合成

发布时间：2017-03-21 03:04

  本文关键词：新型金属有机骨架多孔材料的合成，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来，金属有机骨架多孔材料(MOFs)是一种新型晶态的微孔化合物，由于它们具有高比表面积、结构多样和孔径大小可以调控等特性，在气体选择性吸附与分离方面、催化方面、荧光方面、磁性方面、药物输送和生物显像等领域具有广阔的潜在应用，因此吸引了多个领域科学家的广泛重视。金属有机骨架多孔材料通常通过延长配体的长度来拓展产物孔径大小。1,3,5-苯三甲酸作为三角形结构单元配体，已证明在构筑高孔性、低骨架密度配位聚合物方面显示出结构优势，所以本论文中我们从低骨架密度角度出发，选择了一类1,3,5-苯三甲酸结构相似的配体合成了一系列高比面积的配位聚合物，并选择性地对它们的性能进行了表征。本文共分为五部分： 第一章总述了金属有机骨架多孔材料的定义、发展历程、分类、合成方法及其合成的影响因素。并且简要的介绍了MOFs的一些特别性能与潜在应用，，如气体选择性吸附与分离方面、催化方面、荧光方面和磁性方面等应用研究。在综述文献基础上提出了用1,3,5-苯三甲酸结构相似的配体合成低骨架密度配位聚合物的研究内容，并说明其选题的目的和期望的结果。 第二章中我们合成了一种刚性羧酸的三臂类配体2,4,6-三-(4-羧苯基)-嘧啶（H3TBPM）。该配体的中心结构中含有两个氮原子，与报道的H3BTB配体相比呈不同的蝶形构象。此配体在溶剂热条件下与硝酸铜反应，得到了一种三维网状配位聚合物[Cu3(TBPM)2(H2O)3]·2DMF·H2O，该结构具有方硼石拓扑，孔径大小为25.39×25.39。并且进行了X射线粉末衍射(XRD)、热重分析(TGA)以及氮气吸附等物理分析手段对样品的物理性质进行表征。 第三章中介绍了配体2,4,6-三-(4-羧苯基)-吡啶(H3PTB)分别与硝酸钴、硝酸铜、氯化锌和氯化钴反应，得到了四种金属有机骨架多孔材料，并且进行了X射线粉末衍射(XRD)、热重分析(TGA)以及磁性等物理分析手段对样品的物理性质进行表征。其中配位聚合物[Cu3(PTB)2(H2O)3]·3DMF·C2H5OH·H2O属于Pt3O4拓扑结构，在b轴方向上拥有六边形、四边形多级孔结构，孔径分别为27×11、11×11；配位聚合物[Co9(OH)6(PTB)4]·10DMF·3H2O具有六核簇结构单元的三维结构。而[Co3O(PTBH)2]·8DMF和[Zn3O(PTB)2(DMF)2]2·6DMF结构类似，都含有一维四边形孔道，孔径分别为20×18和24×12。 第四章描述了1,3,5-苯三甲酸(H3BTC)分别与硝酸钴、硝酸锌、硝酸镉和硝酸镧反应的产物，其中[ZnCo(BTC)(OH)(H2O)3]·NMP·DMF·1.5H2O锌钴异核簇配位聚合物是一个(10,3)拓扑的三维结构，磁性实验表明该配位聚合物呈现反铁磁性。而在新型溶剂热介质中得到了单核镉配位聚合物和双核镧簇配位聚合物。 最后我们总结了我们所得到的产物，分析其结构特点和合成规律。
【关键词】：金属有机骨架多孔材料 羧酸配体 配位聚合物 合成 类分子筛
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O641.4
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 图表目录11-14
• 第1章 前言14-32
• 1.1 金属有机骨架多孔材料的研究发展14-19
• 1.1.1 金属有机骨架多孔材料的发展简介14-17
• 1.1.2 金属有机骨架多孔材料的分类17-19
• 1.2 金属有机骨架材料的合成方法19-22
• 1.2.1 水热(溶剂热)合成法20
• 1.2.2 扩散合成法20
• 1.2.3 微波合成方法20-21
• 1.2.4 超声化学合成法21-22
• 1.2.5 离子热合成法22
• 1.2.6 机械力学合成法22
• 1.2.7 后处理合成法22
• 1.3 金属有机骨架多孔材料的影响因素22-25
• 1.3.1 有机配体23
• 1.3.2 金属离子23
• 1.3.3 溶剂23
• 1.3.4 配体与金属离子的比例23-24
• 1.3.5 温度24
• 1.3.6 PH 值24
• 1.3.7 抗衡离子24-25
• 1.4 金属有机骨架材料的潜在应用25-30
• 1.4.1 气体选择性吸附与分离方面25-26
• 1.4.2 催化方面26-27
• 1.4.3 荧光方面27-29
• 1.4.4 磁性方面29-30
• 1.5 研究目的与意义30
• 1.6 研究内容30-32
• 第2章 H_3TBPM 配体的合成及与过渡金属铜构建的有机骨架聚合物的合成及表征32-40
• 2.1 H_3TBPM 配体的合成32-34
• 2.1.1 实验材料32-33
• 2.1.2 实验步骤33-34
• 2.2 H_3TBPM 与过渡金属铜构建的有机骨架聚合物的合成及表征34-36
• 2.2.1 实验材料34
• 2.2.2 [Cu_3(TBPM)_2(H_2O)_3]·2DMF·H_2O 的合成34
• 2.2.3 结构测试34
• 2.2.4 其它测试34-36
• 2.3 结果与讨论36-38
• 2.3.1 [Cu_3(TBPM)_2(H_2O)_3]·2DMF·H_2O 的晶体结构36
• 2.3.2 物理化学性质36-38
• 2.4 结论38-40
• 第3章 H_3PTB 与过渡金属构建的有机骨架聚合物的合成及表征40-55
• 3.1 前言40-41
• 3.2 实验部分41-44
• 3.2.1 实验材料41
• 3.2.2 合成41
• 3.2.3 结构测试41-42
• 3.2.4 其它测试42-44
• 3.3 结果与讨论44-50
• 3.3.1 晶体结构44-47
• 3.3.2 物理化学性质47-50
• 3.4 结论50-55
• 第4章 H_3BTC 与过渡金属构建的有机骨架聚合物的合成及表征55-67
• 4.1 前言55
• 4.2 实验部分55-58
• 4.2.1 实验材料55
• 4.2.2 合成55-56
• 4.2.3 结构测试56
• 4.2.4 其它测试56-58
• 4.3 结果与讨论58-62
• 4.3.1 晶体结构58-61
• 4.3.2 物理化学性质61-62
• 4.4 结论62-67
• 第5章 结论67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 高志强;曹文秀;;金属有机骨架材料的合成及应用[J];广东化工;2012年05期

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本文编号：258904