基于多羧酸构筑的金属-有机配合物及其性能研究

发布时间：2021-08-17 04:57

　　金属-有机配位聚合物是一类兼具有机材料和无机材料双重特点的复合材料,现已在荧光传感、催化、生物医学、磁性、储能以及气体吸附等诸多领域展现出巨大的潜在价值。在本论文中我们选择了两类刚性多酸配体:芳香多羧酸（三联苯-3,3",5,5"-四甲酸/2,4-二（2’,5’-二羧基苯基）苯甲酸）和含氨杂环多羧酸（3,5-二（3’,5’-苯二甲酸）吡啶/3,5-二（2′,5’-苯二甲酸）吡啶）,作为配合物构筑中的主要配体,以自组装原理以及混合配体策略为指导,在溶剂热和水热条件下成功制备了18种不同的配合物,并进一步对它们进行了结构以及性能的相关研究。具体研究如下:（1）使用三联苯-3,3",5,5"-四甲酸/2,4-二（2’,5’-二羧基苯基）苯甲酸作为主要配体,与不同金属源（Cd、Co、Mn）在溶剂热下构筑了八个结构新颖的配合物。除配合物5为二维层状的网络结构外,其他七种配合物均为三维骨架结构。其中包含两对同构配合物:配合物1和2、6和8,它们是在相同的反应条件,仅通过调变金属源的情况下得到的。另外,在配合物6和7的构筑过程中,由于反应体系pH的差异引起参与配位的配体配位模式的不同,最终导致了它们... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：143 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

金属-有机配合物的合成Fig.1-1TheSynthesisofmetal-organicframeworkmaterials

中北大学学位论文4配合物的可控自组装还是十分困难的。1.3金属-有机配合物的应用配合物这一概念自被提出到现在一直都是材料和化学领域的研究热点，目前已经报道了大量配合物，由于它们迷人的拓扑、复杂的结构、特殊的理化性质以及在催化、气体吸附和分离、发光传感和磁性等方面的潜在应用而备受关注[65-78]。相关研究涉及诸多领域。图1-2配合物的应用Fig.1-2Theapplicationofthecomplexes1.3.1气体吸附CO2排放是温室效应的主要贡献者，已引起全世界的广泛关注。因此，从烟气中捕集CO2以使大气中CO2浓度的增加最小化显得尤为重要。为此，迫切需要合成用于在潮湿条件下捕获CO2的吸附剂材料。与传统的多孔材料相比，配合物作为一种多孔的配合物有比表面积大，孔尺寸可调、孔表面可功能化以及吸附力强等诸多突出的优势，因此，配合物材料在气体吸附及分离方面存在着巨大的潜力，有望成为新一代捕获CO2的吸附

中北大学学位论文5剂材料[79]。但构筑具有超高气体吸附及分离性能的配合物材料依然存在很大的挑战，目前提高配合物材料气体吸附及分离能力的主要策略有：①增加骨架上的开放金属位点，以增强骨架与气体的相互作用；②构筑具有合适孔尺寸的配合物材料；③引入路易斯碱位点。理想的多孔吸附剂一般既要求材料对目标气体有很高的吸附能力，又要对目标气体有一定的选择性，实际上这两者是矛盾的。当前大多数工业生产中用于变压吸附分离的吸附剂为孔径尺寸小于2nm的微孔材料或小于0.7nm的超微孔分子筛类材料，尤其是后者在多组分气体分离方面表现出巨大潜力。因此，孔道尺寸小于0.7nm的金属有机配合物材料，即超微孔金属有机骨架材料（UM-MOFs），有望成为一类新型的高性能气体吸附分离材料，这一方面是因为其孔径尺寸与大多数气体的分子动力学直径较为匹配，另一方面配合物材料在结构上存在很大的调控空间[80-83]。UM-MOFs作为高性能气体吸附分离材料最近几年才受到关注。陈邦林课题组2018年报道了包括Cu(ina)2和Cu(Qc)2等系列UM-MOFs，通过气体吸附及分离实验表明，孔道较小的Cu(Qc)2表现出了优异的C2H6/C2H4分离性能，证明了UM-MOFs是一种潜在的高性能气体吸附分离材料[84]。图1-3配合物的吸附机理示意图Fig.1-3Theschematicdiagramoftheadsorptionmechanismofcomplexes1.3.2去除废水中的污染物农药、染料、重金属离子以及放射性物质等都是常见的废水污染物。水净化对于解


本文编号：3347103