混合配体策略构筑簇基金属—有机框架

发布时间：2020-07-10 02:46

【摘要】：过去十几年间,金属-有机框架(MOFs)材料的大量合成和广泛应用使其逐渐走进人们的视野。MOFs是由金属离子或金属簇作为无机构筑单元与有机配体通过配位键连接形成的无机-有机杂化材料。相对比单一金属离子而言,金属簇具有配位数更多,配位方式更丰富等优点。同时,配体的选择很大程度上影响主体框架的类型。本文用金属簇作为无机构筑单元,混合配体作为有机部分,原位法合成簇基MOFs材料,并对其能量存储和吸附分离领域进行研究。设计合成具有类分子筛结构的多酸基MOF材料:选用{Zn_4PMo_(12)}为多酸节点,合适角度的配体苯骈三氮唑和对苯二甲酸为第二桥联配体,水热法成功合成NENU-601。通过表征分析我们发现NENU-601具有良好的热力学和化学稳定性。基于强的电子传输能力和稳定性,我们测试NENU-601直接应用为锂离子电池阳极材料性能。在电流密度100 mA g~(-1)的条件下,循环180周后,NENU-601仍具有780 mAh g~(-1)的可逆电量,由此可知,NENU-601在未来可能成为潜在的锂电池储能材料。(TBA)_(5/2)[PMo_8~ⅤMo_4~ⅥO_(37)(OH)_3Zn_4(bzt)_(3/2)(bdc)_(1/2)]·3/2H_2O(NENU-601)Hbzt=1,2,3-Benzotrialole,H_2bdc=1,4-dicarboxybenzene acidTBA~+=tetrabutylammonium ion利用硝酸钴和三齿配体4,4',4''-三甲酸三苯胺在二甲亚砜和异丙醇混合溶剂的条件下,我们成功得到一例基于三核钴簇基MOF的二维平面结构材料NENU-602。随后我们引入刚性柱撑配体4,4'-联吡啶,原位法合成三维结构MOF材料NENU-603。从b轴方向观察,NENU-603有直径为1.0 nm大小尺寸的孔道。由于较大的孔隙率和高的比表面积,我们进行了NENU-603的氮气、二氧化碳和甲烷气体吸附测试。结构表明,NENU-603在相同条件下选择性吸附二氧化碳气体。[Co_3(TCA)_2(DMSO)_2(iPrOH)_2](NENU-602)TCA=4,4',4''-Tricarboxytriphenylamine,DMSO=Dimethyl sulfoxide,iPrOH=isopropanol[Co_3(TCA)_2(bpy)](NENU-603)TCA=4,4',4''-Tricarboxytriphenylamine,bpy=4,4'-Bipyridine
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O641.4
【图文】：

次级结构,钴离子,排布,单元

-and-stick representation of {Co3} in NENU-603. (bCAin NENU-603. Co-pink; N-blue; C-black; O-red.，NENU-603 的次级结构单元是由三个呈直线排布一个末端的钴离子配位 bpy 配体的氮原子。图 3.6一分子配体连接三个次级结构单元且羧酸根均为去，以螯合配位一个 Co1 并单齿配位 Co2，另一个羧。

完整性,质量,室温,质量损失

a of NENU-602 and NENU-603 at room temperature.氮气氛围下 10 ℃/分钟的速率从室温升值 800 ℃。 160 ℃质量基本没有损失，可以保持骨架的完整性过程，质量损失 24.3%，我们推测是配位的溶剂分子23.47%），从 245 ℃到 400 ℃质量损失很少，从 400损失约 40%，我们推测是配体 TCA 的离去，520℃质量为金属氧化物或氮化物。

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