多功能四氮唑金属有机框架材料的制备和性质研究

发布时间：2020-04-10 13:52

【摘要】：金属有机框架(MOFs)材料也称之为配位聚合物,是由有机配体和金属离子通过配位键形成的多孔有机-无机杂化材料,在气体分离与存储、能量转变、药物传递、发光、磁性、传感和催化剂等领域有着广泛的应用。由于四氮唑有机配体具有多种配位模式、五元环结构和高含氮量等优点,近十年来四氮唑金属有机框架材料的研究引起了众多研究者的重视。在本篇论文中,选取基于芴基和基于四苯乙烯的两种多功能四氮唑配体,合成了5种金属有机框架材料。研究了这5种MOFs材料的合成、结构和固态荧光等,并研究了3种分别为一维、二维和三维结构的Cd(II)-MOFs材料对溶剂小分子、阴离子、阳离子和硝基化合物的荧光传感性能。第一章是绪论部分,介绍了金属有机框架材料的合成和影响因素,探讨了四唑金属有机框架材料的优势和研究进展,并对金属有机框架材料能够作为荧光探针的机理进行了阐述。第二章合成了两种多功能四氮唑配体:芴基四唑配体L1(9,9-diethyl--2,7-ditetrazole简称H2EDT)和具有聚集诱导发光(AIE)特性的四唑配体L2(tetra-(4-tetrazole-benzene)ethylene简称H4TTB)。研究表明配体L1是很好的蓝光材料,配体L2可用作蓝绿光材料,同时具有溶剂效应、AIE特性、较高的荧光效率和较短的瞬态寿命以及较好的电化学特性。第三章选取配体L1作为MOFs材料中的桥连配体,得到了三维Cd(II)配合物1、一维Cd(II)配合物2、一维Ni(II)配合物3和一维Cu(II)配合物4。研究发现配合物1和配合物2对溶剂小分子和阴离子的响应同时体现在荧光强度和波长方面,配合物1对阳离子的响应也同时体现在荧光强度和波长方面,而配合物2对阳离子的响应仅在荧光强度方面。配合物1和配合物2都对PA有很强的猝灭响应,研究还发现配合物1和配合物2分别对脂肪族的DMNB和只有一个硝基的NB的探测能力最弱。第四章选取配体L2作为MOF材料中的桥连配体,得到了二维Cd(II)配合物5。实验结果表明配合物5是很好的蓝绿光材料且具有良好的热稳定性。研究还发现配合物5对溶剂小分子在荧光强度和波长方面都有不同程度的响应,但对阴离子和阳离子的响应都仅体现在荧光强度方面。实验结果表明配合物5能够检测Co2+和PA,并且二维配合物5对芳香族的DMNB和只有一个硝基的NB的检测限相同。总之,本文通过多功能四唑配体L1和L2合成了5种MOFs材料,有助于研究人员合成特定的有机配体和金属有机框架材料,并为使用金属有机框架材料作为荧光探针提供了理论基础和实验基础。
【图文】：

四唑,配位模式,去质子化

图 1.1 4 种中性四唑的（A）和 6 种去质子化的四唑的配位模式（B）金属有机框架材料唑金属有机框架材料的合成路线的配体是氰基配体还是四唑配体，将四唑 MOFs 材料的水热/溶剂成法和四唑直接合成法（如图 1.2 所示）。原位合成法指的是使用盐作为反应物，一锅反应直接得到四唑 MOFs 材料。直接合成法作为反应物合成四唑 MOFs 材料。合成法，加入足够量的叠氮化钠的前提下，氰基不一定都会合成，有时氰基水解成羧酸，有时氰基合成为四唑，这严重影响了四唑是多四唑 MOFs 材料的合成。并且使用四唑直接合成还具有一下

四唑,直接合成法,原位合成法,框架材料

金属有机框架材料的合成路线配体是氰基配体还是四唑配体，将四唑 MOFs 材料的水热/溶剂热合成法法和四唑直接合成法（如图 1.2 所示）。原位合成法指的是使用氰基配体作为反应物，一锅反应直接得到四唑 MOFs 材料。直接合成法指的是把为反应物合成四唑 MOFs 材料。成法，，加入足够量的叠氮化钠的前提下，氰基不一定都会合成为四唑，有时氰基水解成羧酸，有时氰基合成为四唑，这严重影响了四唑 MOFs多四唑 MOFs 材料的合成。并且使用四唑直接合成还具有一下优点：反条件（溶剂、pH 值等）要求低、合成的 MOFs 为 N 配位而非 O 配位、构和发光机理等优点。因此先合成目标四唑配体、再将合成的四唑配体加入到反应釜中的直接合成法能够高效地合成四唑 MOFs 材料。n+n+
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O641.4

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