5,7-二磺酸基-1,4-萘二甲酸配体及其金属-有机框架的合成、结构和性能研究

发布时间：2021-03-26 20:57

　　金属-有机框架（Metal-Organic Framework,MOF）是由有机配体桥连无机金属离子或金属簇通过配位键形成的新型多孔晶态固体材料,金属-有机框架材料具有孔隙率高、比表面积大、化学结构和孔尺寸可以控制等优点。配体的配位模式多样性和配体上功能基团的可修饰性,使MOF材料的结构和功能也非常多样化,这些独特的优势使金属-有机框架材料备受关注,它在气体吸附与分离、质子导电、荧光传感、药物传递和催化等诸多领域表现出了重要的应用价值。为了得到性能良好的质子导电金属-有机框架材料,本文合成了一种既含有磺酸基又含有羧酸基的双功能配体—5,7-二磺酸基-1,4-萘二甲酸,并用5,7-二磺酸基-1,4-萘二甲酸配体构建了稀土金属-有机框架和镉-有机框架配合物,研究了它们的质子导电性能和发光性能,并探讨了它们的构效关系。本论文合成了5,7-二磺酸基-1,4-萘二甲酸配体,并以它为配体合成了以下8个金属-有机框架:（1）{[La₃（μ₂-OH）（DSNPDC）₂（H₂O）₁₀]·4H

【文章来源】：江西师范大学江西省

【文章页数】：104 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

-1配合物的配位环境图(a)、六元环(Gd3(NIPA)3)结构(b)

硕士毕业论文6转化方法，获得了含有高度亲水性磺酸基团的化合物2和3，并且改变了堆积模式形成了有助于调控其质子传导性能的新的构象。在对比化合物2与化合物3的合成原料与化合物结构时发现，在合成化合物2时加入了H2C2O4，但在化合物2的结构中没有H2C2O4，当不添加H2C2O4或添加其它酸（例如H2SO4，HCl和HNO3）的情况下，都不能得到化合物2，这表明H2C2O4可以发挥作为结构导向剂的作用。图1-3-2化合物1-3的配位环境图(a、c和e)和二维超分子堆积结构图(c、d和f)[24]文章研究了三种配合物的质子电导率，并讨论了其与结构的关系。对比化合物1和2发现，它们的质子电导率随着未配位磺酸基数目的增多而增大。在化合物1中，磺酸基中的一个氧原子与Cu2+配位，而另一个磺酸基未配位，这减少了质子跳跃位点的数目，化合物2中的磺酸基团都没有参与配位，从而导致化合物1的质子导电率低于化合物2。尽管化合物3中的一个磺酸基团与Cu2+配位，但引入的氯离子与Cu2+进行了配位，当有水分子存在时，可以形成水合氯离子，磺酸基团与相邻的水合氯离

硕士毕业论文8有高效的中温段的质子传导效率，在低温高湿和高温无湿条件下都具有较高质子传导效率：在90℃和95%相对湿度的条件下σ=1.21×102Scm1，Ea=0.26eV；在180℃和无湿度条件下σ=1.45×103Scm1，Ea=0.3eV。图1-3-3化合物ZrP的质子传递途径和导电机制[56]文章通过进一步的理论计算、变温固态核磁、粉末中子衍射等一系列综合表征测试手段对化合物ZrP中的质子传递的路径和机制进行了阐释，在ZrP结构中，有序的NH4+离子原位形成并充当质子载体。阳离子和阴离子框架之间的强静电相互作用使质子载体具有更好的稳定性，这些NH4+离子位于合适的位置，与含有质子结合位点的磷酸进行质子传递，提供了一种独特的一维质子传递途径。这种质子传递网络具有显著的高达200℃的热稳定性，更重要的是，ZrP质子传导材料不仅实现了在低温高湿和高温无湿条件下都具有较高质子传导速率，并且可以应用到实际的H2/O2和直接甲醇质子交换膜燃料电池中(180℃H2/O2测试条件下电池的电功率密度可达到12mWcm2)。这是首次将晶体材料同时用于H2/O2和直接


本文编号：3102236