基于两性离子配体和3D打印定制反应器构筑配位聚合物的研究
发布时间：2022-01-21 13:14
进入21世纪以来,3D打印技术得到了飞速的发展,尤其在材料加工,生物医药,建筑等领域有着广泛的应用。3D打印技术能够实现从数字化的模型到化学反应器的个性化制造。将3D打印技术应用于化学合成具有十分广阔的前景。本文利用聚丙烯材料,设计并制造3D打印定制溶剂热反应器。该类反应器可用于配位聚合物材料的合成条件的快速筛选与优化。更重要的是,通过简单的改变反应器的内部构形能够实现在溶剂热反应过程中改变原反应物体系的固有组成,实现溶剂热条件下两步乃至多步连续反应。于是,在溶剂热条件下,我们基于3D打印反应器和两个两性离子配体自组装构筑了 12个配位聚合物材料。利用单晶X-射线衍射、粉末衍射、热重、红外光谱、元素分析等手段对所得材料进行了表征和分析。具体研究内容如下:1.首先,我们设计和制造了一体式3D打印定制单腔室溶剂热反应器和具有两个独立腔室但顶部相连的两步溶剂热反应器。基于3D打印单腔室溶剂热反应器,以N,N’-二羧甲基-4,4’-联吡啶盐（H2bcp）为前体,采用过渡金属钻离子和镉离子分别与5-氨基间苯二甲酸、均苯三甲酸和2-氨基对苯二甲酸于溶剂热条件下,成功的构筑了 3例主客体型配位聚合物...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：114 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?（ａ）?ＭＯＦ－５的次级结构单元示意图；（ｂ）?ＭＯＦ－５的结构
客体框架结构通过在制备过程中利用两性离子配体Ｈ２ｂｃｐ??（Ｎ，Ｎ’－ｄｉｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌ－４，４’－ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｉｕｍ）脱去羧基生成了甲基紫精阳离子，甲基紫精??起到模板剂的作用从而诱导间苯二甲酸与Ｚｎ２＋离子形成了二维网络结构（图１－２）。该配??合物在光照以及加热条件下，能够实现浅黄色到蓝色的转变。该现象是由于缺电子的??甲基紫精和给电子体之间发生了电子转移。同时由于芳环间的ａ堆积作用，增强了电??子受体和给体的相互作用并促进电子迁移的产生。??（ａ）??１１１１１１１１１??（ｂ）??ｈｅａｔ?ｒ＝ｂｓ—??ｉｌｊＳｈｔｔ?０＊８?？?．?ｗ－＇ｍ＂？＂＂＂＂２５＞ｎｌ？ｉ??＾?ｊＱｓｍｉａ?—?１５ｍｉ？??〇＊￥?－?．?６？ｗｉ？?＇?＼?■?■■■■—ｌＯｔｎｉｗ??■?ｊＰｉ＾?｜ｌｂ?４?ｒｏｉ？?Ｖ?Ｓｅａｌ＊＊??２?ｍｉｔｔ?０?石－?１１?ｆｔｍｌｔ＊??ＪＳ?０．６?￣：：：??３００?４００?５００?６００?７００?８００?３００?４００?５００?６００?７０Ｄ?８００??Ｗｓｖｅｌｅｎｇｔｈ／ｎｎｉ?Ｗａｖｃｉｃｉｉｇｔｈ／ｎｒｎ??图１－２?（ａ）?［Ｚｎ３（ｍ－ＢＤＣ）４］－ＭＶ的结构示意图；（ｂ）?［Ｚｎ３（ｍ－ＢＤＣ）４］－ＭＶ的光致变色和热至变色现象。??Ｆｉｇ．?１－２?（ａ）?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?［Ｚｎ３（ｍ－ＢＤＣ）４］－ＭＶ．?（ｂ）?Ｐｈｏｔｏｃｈｒｏｍｉｃ?ａｎｄ?ｔｈｅｒｍｏｃｈｒｏｍｉｃ?ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ?ｏｆ??［Ｚｎ３（ｍ－ＢＤＣ）４］－ＭＶ．??２０１５年
Ｃ２／ｃ空间群。中心金属锌离子采取四配位的方式与来自四个不同Ｈ２ｐｍｂｃ配体??的四个０原子配位，中心金属Ｚｎ离子与ｐｍｂｃ配体桥联形成了一个二维的层状结构，??该结构存在有１８．７ｘ１８．７?Ａ的空穴，如图１－３所示该配合物在ｃ轴方向存在一个一维的??孔道，其直径大约为１．５?ｎｍ。有趣的是多酸阴离子最后并未参与配位，而是作为模板??存在于该多孔配位聚合物的层间。并且由于引入了光催化活性位点多酸，不但取得了??不错的光催化降解染料效果并且能达到１０％的染料吸附率。??图?１－３?化合物［（ＣＨ３）２ＮＨ２］［Ｚｎ（ｐｍｂｃ）２（ＰＷｉ２〇４０）］?８ＤＭＦ１４Ｈ２Ｏ?的一维孔道。??Ｆｉｇ．?１－３?ＩＤ?ｏｐｅｎ?ｃｈａｎｎｅｌ?ｏｆ?［（ＣＨ３）２ＮＨ２］［Ｚｎ（ｐｍｂｃ）２（ＰＷｉ２〇４〇）］?８ＤＭＦ１４Ｈ２〇．??２０１７年，Ｂｅｚｖｅｒｋｈｙｙ等人［３６］，报道了一例新颖的多孔配位聚合物：??［Ｍｎ（ｐｃ３）（Ｈ２〇）２］．ｘＨ２〇?（３?＜?ｘ?＜?４），（ｐｃ３２－?＝?４５４’－ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｉｕｍ，ｌ，ｌ’－ｂｉｓ－２，４－ｄｉｃａｒｂｏｘｙ??ｐｈｅｎｙｌ）。结构分析表明该配合物在活化后，形成了一个拥有两个路易斯酸活性位点的??开放孔道。路易斯酸活性位点包括中心金属Ｍｎ２＋离子和配体吡啶环上的Ｎ＋离子。如??图１－４所示，该新颖配位聚合物展现出了对于水、Ｃ０２、ＮＨ３良好的吸附能力。在室??温条件下
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维打印技术及系统研究[J]. 陈步庆,林柳兰,陆齐,胡庆夕. 机电一体化. 2005(04)
[2]基于RP的人工骨骼制造方法探索[J]. 吴永辉,李涤尘,卢秉恒,王臻. 中国机械工程. 2001(04)
[3]国内外快速原型技术的发展与展望[J]. 王树杰. 机械制造. 1998(01)
本文编号：3600327
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：114 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?（ａ）?ＭＯＦ－５的次级结构单元示意图；（ｂ）?ＭＯＦ－５的结构
客体框架结构通过在制备过程中利用两性离子配体Ｈ２ｂｃｐ??（Ｎ，Ｎ’－ｄｉｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌ－４，４’－ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｉｕｍ）脱去羧基生成了甲基紫精阳离子，甲基紫精??起到模板剂的作用从而诱导间苯二甲酸与Ｚｎ２＋离子形成了二维网络结构（图１－２）。该配??合物在光照以及加热条件下，能够实现浅黄色到蓝色的转变。该现象是由于缺电子的??甲基紫精和给电子体之间发生了电子转移。同时由于芳环间的ａ堆积作用，增强了电??子受体和给体的相互作用并促进电子迁移的产生。??（ａ）??１１１１１１１１１??（ｂ）??ｈｅａｔ?ｒ＝ｂｓ—??ｉｌｊＳｈｔｔ?０＊８?？?．?ｗ－＇ｍ＂？＂＂＂＂２５＞ｎｌ？ｉ??＾?ｊＱｓｍｉａ?—?１５ｍｉ？??〇＊￥?－?．?６？ｗｉ？?＇?＼?■?■■■■—ｌＯｔｎｉｗ??■?ｊＰｉ＾?｜ｌｂ?４?ｒｏｉ？?Ｖ?Ｓｅａｌ＊＊??２?ｍｉｔｔ?０?石－?１１?ｆｔｍｌｔ＊??ＪＳ?０．６?￣：：：??３００?４００?５００?６００?７００?８００?３００?４００?５００?６００?７０Ｄ?８００??Ｗｓｖｅｌｅｎｇｔｈ／ｎｎｉ?Ｗａｖｃｉｃｉｉｇｔｈ／ｎｒｎ??图１－２?（ａ）?［Ｚｎ３（ｍ－ＢＤＣ）４］－ＭＶ的结构示意图；（ｂ）?［Ｚｎ３（ｍ－ＢＤＣ）４］－ＭＶ的光致变色和热至变色现象。??Ｆｉｇ．?１－２?（ａ）?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?［Ｚｎ３（ｍ－ＢＤＣ）４］－ＭＶ．?（ｂ）?Ｐｈｏｔｏｃｈｒｏｍｉｃ?ａｎｄ?ｔｈｅｒｍｏｃｈｒｏｍｉｃ?ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ?ｏｆ??［Ｚｎ３（ｍ－ＢＤＣ）４］－ＭＶ．??２０１５年
Ｃ２／ｃ空间群。中心金属锌离子采取四配位的方式与来自四个不同Ｈ２ｐｍｂｃ配体??的四个０原子配位，中心金属Ｚｎ离子与ｐｍｂｃ配体桥联形成了一个二维的层状结构，??该结构存在有１８．７ｘ１８．７?Ａ的空穴，如图１－３所示该配合物在ｃ轴方向存在一个一维的??孔道，其直径大约为１．５?ｎｍ。有趣的是多酸阴离子最后并未参与配位，而是作为模板??存在于该多孔配位聚合物的层间。并且由于引入了光催化活性位点多酸，不但取得了??不错的光催化降解染料效果并且能达到１０％的染料吸附率。??图?１－３?化合物［（ＣＨ３）２ＮＨ２］［Ｚｎ（ｐｍｂｃ）２（ＰＷｉ２〇４０）］?８ＤＭＦ１４Ｈ２Ｏ?的一维孔道。??Ｆｉｇ．?１－３?ＩＤ?ｏｐｅｎ?ｃｈａｎｎｅｌ?ｏｆ?［（ＣＨ３）２ＮＨ２］［Ｚｎ（ｐｍｂｃ）２（ＰＷｉ２〇４〇）］?８ＤＭＦ１４Ｈ２〇．??２０１７年，Ｂｅｚｖｅｒｋｈｙｙ等人［３６］，报道了一例新颖的多孔配位聚合物：??［Ｍｎ（ｐｃ３）（Ｈ２〇）２］．ｘＨ２〇?（３?＜?ｘ?＜?４），（ｐｃ３２－?＝?４５４’－ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｉｕｍ，ｌ，ｌ’－ｂｉｓ－２，４－ｄｉｃａｒｂｏｘｙ??ｐｈｅｎｙｌ）。结构分析表明该配合物在活化后，形成了一个拥有两个路易斯酸活性位点的??开放孔道。路易斯酸活性位点包括中心金属Ｍｎ２＋离子和配体吡啶环上的Ｎ＋离子。如??图１－４所示，该新颖配位聚合物展现出了对于水、Ｃ０２、ＮＨ３良好的吸附能力。在室??温条件下
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维打印技术及系统研究[J]. 陈步庆,林柳兰,陆齐,胡庆夕. 机电一体化. 2005(04)
[2]基于RP的人工骨骼制造方法探索[J]. 吴永辉,李涤尘,卢秉恒,王臻. 中国机械工程. 2001(04)
[3]国内外快速原型技术的发展与展望[J]. 王树杰. 机械制造. 1998(01)
本文编号：3600327
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