基于半刚性5-（（4-羧基吡啶-2-基）氧代）间苯二甲酸配体构筑的配位聚合物的结构及性能研究

发布时间：2021-03-19 03:26

　　配位聚合物（Coordination Polymers,CPs）通常指以金属离子/金属离子簇为节点,以含O和N的多齿有机配体为连接体,通过配位键或其他一些弱的化学作用力（如卤键、氢键、范德华力和π-π作用力等）自组装形成的具有一维链状、二维层状或是三维网状的周期性网络结构。其中,多孔配位聚合物,也被称为金属-有机骨架化合物（Metal-Organic Frameworks,MOFs）,作为新型的多孔材料其相较于传统的无机沸石,活性炭等具有高孔隙率、孔道表面可修饰等一系列优势,因此在温室/低级烷烃气体存储与选择性分离、有机染料吸附、荧光探针、多相催化、磁性等方面展现出可观的应用价值,已经迅速发展成为近年来材料化学领域的研究热点之一。随着MOFs研究的不断深入,如何得到结构新颖和特定功能化的目标产物仍然面临巨大的挑战。因此,在本论文中我们选用5-（（4-羧基吡啶-2-基）氧代）间苯二甲酸（H₃L）作为后续实验的主配体,通过水热/溶剂热法在不同的溶剂组合条件和温度下合成了四例结构新颖的配位聚合物,并依次进行了单晶结构测定、基本性质的表征及其在气体吸附分离、磁性、荧光传感... 

【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

配位聚合物的自组装及其复合材料示意图

第一章绪论3图1-2近些年MOFs材料在CO2吸附分离方面发表的文章数量2018年鲍宗必课题组在ACSAppl.Mater.Interfaces上报道了两种同构的环糊精基CD-MOFs(CD-MOF-1和CD-MOF-2)[39]，计算的BET比表面积分别为1094m2g-1(Langmuir比表面积为1207m2g-1)和922m2g-1(Langmuir比表面积为983m2g-1)。CD-MOF-1和CD-MOF-2在5%CO2浓度下的选择性值分别为10.0和37.3。此外，在1.0kPa时，CO2/C2H2对CDMOF-1的选择性可达24.0。值得注意的是，CD-MOF-2的IAST选择性在1.0kPa时为118.7，这是在具有反吸附能力的多孔材料中记录的最高选择性。该材料具有选择性地从C2H2中反向捕获CO2的能力，这两种MOFs在室温下对CO2/C2H2混合物表现出良好的吸附能力和基准选择性，使得纯C2H2只需一步即可获得。图1-3(a)晶体包装的CD-MOFs；(b)沿c轴排列的三维骨架；(c)298K时，CD-MOF-1(红色)和CD-MOF-2(蓝色)对CO2(正方形)和C2H2(圆形)的单组分吸附

西北大学硕士学位论文4图1-4已报道材料对CO2和C2H2的吸收量以及对CO2/C2H2的吸附选择性对比图2017年卜显和课题组在ACSAppl.Mater.Interfaces上报道了一例由混合配体构筑的新颖的基于多笼的MOF材料NUM-3，其具有新(3,4,5)连接拓扑网络[40]。在NUM-3的框架中包含了四种不同类型的笼子，它们表现出多样的多面体构造。依据1D通道所展现出的不同内径(4.0-13.0)的结构特性，活化后的NUM-3可以通过尺寸选择从C2H4和C2H6选择性捕获CO2(经验动力学直径：CO2<C2H4<C2H6)。此外，它在对从N2/CH4中捕获CO2也表现出可观的选择性。其在273K和1atm对CO2的吸附量最高为113cm3(STP)/g，在环境温度298K下拥有类似的吸附趋势，CO2吸附量为83cm3(STP)/g。NUM-3a在273K对CO2的吸附量分别是C2H4和C2H6的2.7倍和4.0倍。如图1-6计算的不同温度下CO2/CH4吸附选择性为13.7(5/95)和11.0(50/50)在273K时，8.9(5/95)和8.3(50/50)在298K时。图1-5(a)笼子A，B，C和D的结构；(b)沿c轴观察，显示由ABCDCBA规则排列的四种笼子形成的一维曲折通道；(c)NUM-3的三维框架和框架示意图

【参考文献】：
期刊论文
[1]The development of MOFs-based nanomaterials in heterogeneous organocatalysis[J]. Xiaomei Liu,Bing Tang,Jilan Long,Wei Zhang,Xiaohong Liu,Zakaria Mirza.  Science Bulletin. 2018(08)
[2]微量元素铁对人体健康的影响[J]. 孙长峰,郭娜.  微量元素与健康研究. 2011(02)



本文编号：3089135