基于刚性线型、V-型氮杂环羧酸配体构筑的功能配合物及性能的研究

发布时间：2020-05-24 02:32

【摘要】：近年来,金属有机骨架化合物(Metal Organic Frameworks,MOFs)作为配位化学中最具有代表性的一类物质,以其多样性的结构及在气体吸附分离、存储、传感器、形成多功能复合物方面的应用,成为了化学家们研究的热点。MOFs是由有机连接体与金属中心或金属簇通过配位原子的连接形成具有无限、周期性重复的1D、2D、3D的网络结构。有机连接体、金属中心的选择以及反应体系中溶剂体系中有机连接体与金属的摩尔比、溶剂的种类、反应的温度、pH等一系列的因素都会对有机连接体的配位模式产生影响,进而对配合物的结构与性能产生影响。我们面临的挑战是如何通过对这些因素的控制定向的设计、合成出结构与性能优良的MOFs。本论文中主要选择了三例刚性的有机连接体:线型四羧酸配体(1,1':4',1”-三联苯)-2’,x,x”,5’-四羧酸(n=1,x = 3;n = 2,x = 4)(H4Ln)、V-型吡啶四羧酸配体2,6-二(2’,5’-二羧酸)吡啶(H4L3)、1,3-二(4-吡啶)丙烷(bpp)与2,2'-二吡啶(bipy)与过渡金属Cd(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)在水热条件下合成了十例结构不同性能良好的MOFs,并对其光学性能、磁学性能、吸附性能以及与Au纳米颗粒形成复合物的新方法进行了深入的探究,其研究内容主要分为以下6个章节:第一章:简述了配位化学及金属有机骨架化合物的发展。第二章:本章选择刚性线性联苯四羧酸配体H4L1与d10金属Cd(Ⅱ)在水热条件下合成了三例荧光金属有机骨架化合物(Luminescent Metal Organic Frameworks-LMOFs):{[Cd(H2L1)(H20)3]·NMP}n(1),[Cd3(L1)(OH)2(H20)4]n(2),{[Cd(L1)0.5(H20)]·H2O}n(3),1是一例具有1D链状结构的配合物。配合物2 与 3具有3D密堆积的网络结构。荧光性能测试发现3具有较强的荧光发射峰,对其在溶剂中的荧光测试发现,3在DMA溶剂中对Cu(Ⅱ)与硝基苯表现出了良好的选择性,可用作潜在的检测Cu(Ⅱ)与硝基苯的荧光材料。第三章:本章的重点在于探究如何通过改变配体合成出水溶液中稳定存在且荧光性能优良的LMOFs。在第二章的基础上我们选择了 H4L1、H4L2为主配体的同时,引入了 bipy、bpp为辅助配体与d10金属Cd(Ⅱ)在水热条件下合成了三例结构不同的配合物:[Cd(L1)0.5(bpp)]n(4),[Cd(L1)0.5(bipy)]n(5),[Cd(L2)0.5(bipy)]n(6),结构分析表明有机连接体的选择对于配合物的结构与性能起到了重要的作用。固态荧光测试发现配合物6表现出良好的固态荧光性能且在水溶液中能够稳定存在。因此,我们对6在水中的荧光性能做了进一步探究,发现其在水溶液中对Fe3+表现出良好的识别性能,可用于水溶液中检测Fe3+离子的荧光材料。第四章:在第二、三章的基础上,本章中我们选择了 H4L2为有机连接体与d10金属Cd(Ⅱ)在水热条件下合成了一例水溶液中稳定存在且荧光性能优良的配合物:[Cd(H2L2a)0.5(H2L2b)0.5(H20)]n(7)。配合物7在紫外灯照射下发出强的肉眼可见的蓝光。对其在水溶液中的液态荧光测试发现其对Fe3+具有单一的识别性能、低检测限,肉眼可以观察到其发光强度在溶剂中荧光的变化。经过传感实验后,7仍然可以保持其骨架的完整性,为我们提供了一种高效可循环使用的荧光检测材料。第五章:本章我们选择H4L1为有机连接体与Mn(Ⅱ)、Co(Ⅱ)在水热条件下合成了两例基于1D链状SBU同构的且具有铁磁行为的配合物:[M3(L)(μ3-OH)2(H20)4]n[Mn(8);Co(9)]。对其磁学行为研究发现中心金属离子的不同导致配合物8、9表现出完全不同磁学行为。由于Co(Ⅱ)离子强的各向异性性,配合物9表现出了单链磁体(SCMs)所特有的磁学行为与慢磁弛豫现象,其有效能垒达到了 32 K。配合物8没有表现出类似的磁学行为。第六章:本章选择刚性V-型吡啶羧酸配体与d10金属离子Zn(Ⅱ)在水热条件下合成了一例罕见的基于双重分子笼穿插的MOF:[Zn14(L3)6(0)2(H20)3]n(10)。对其吸附性能测试发现配合物10表现出了良好的储氢能力与选择性吸附CO2的能力,可用作潜在的储氢与选择性吸附分离材料。鉴于10的高孔隙率,将其作为多孔材料负载金纳米颗粒,发现在不加入任何还原剂的情况下,Au(Ⅲ)可还原成为纳米Au单质,与10形成了 Au@10的复合材料。与文献中报道的方法相比,其为我们提供了一种更为简便的合成Au@MOFs复合材料的新方法。
【图文】：

化学家们对这个无机化学大家行了深入的分析。首先是对其进行了热稳并没有氨气释放出来，，说明NH3与CoCl3之)·6NH3] 溶解在水中，在溶液中加入 H向其中滴加 AgNO3溶液发现其与 Cl-形成试发现其是 1:3 的电解质。综合以上一系不是仅仅通过简单的分子间作用力存在于还是[(CoCl3)·6NH3]的诞生都预示着无机学的诞生奠定了基础。

近年来MOFs为关键词的所发表论文的数量
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O641.4

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本文编号：2678319