金属有机框架化合物的合成及其质子传导、气体选择性吸附性能研究

发布时间：2017-05-19 12:25

  本文关键词：金属有机框架化合物的合成及其质子传导、气体选择性吸附性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：金属有机骨架(MOFs)是金属离子或金属离子簇和桥连有机配体构筑而成的化合物,其具有规则的晶格和孔结构,是一类新的多孔固体材料。由于MOFs具有丰富的结构特性、超高的孔隙率、比表面积及均一且可调的孔径和特殊的分子吸附位点等优点,因此在质子导体、气体选择性吸附等领域都有重要的应用前景。具有低温高导电性能的质子导体材料,若将其应用于车载燃料电池中,可望解决寒冷地区车载燃料电池冷启动过程质子导电率显著降低的问题。由于大多数材料零下温度的质子导电性能急剧下降,针对这个问题,本文设计合成出{Zn5(tz)6(N03)4)五核簇(Htz=1,2,3-三氮唑),将其与对苯二甲酸(H2bdc)反应获得具有菱形孔洞的柔性多孔框架化合物{Zn3(tz)2(bdc)2}n,利用柔性框架可以容纳不同客体分子的特性,以不同种类给质子能力较强的醇或酚为质子媒介,合成出6例MOFs.其中以对苯二酚和N,N'-二甲基乙酰胺为混合介质合成的FJU-31化合物在-30-125℃具有高的质子导电能力,是目前合成出的首例低温、宽温域的优良MOF质子导体,其质子导电率与目前报道的非水介质质子导体材料相当,其活化能Ea值是目前合成出的这类材料中最低,其经过多次加热/冷却循环性能稳定。此外,利用三(p-羧基苯基)氧化膦有机配体与锌、镉、铜络合,设计合成出了二维多孔MOFs FJU-41.FJU-42.FJU-43化合物,其中,FJU-41对C2/C1、CO2/N2有较好的选择性吸附性能。
【关键词】：金属有机骨架化合物 晶体结构 质子导体 气体选择性吸附
【学位授予单位】：福建师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O641.4
【目录】：

• 中文摘要2-3
• Abstract3-4
• 中文文摘4-10
• 绪论10-34
• 0.1 金属有机框架概况10
• 0.2 MOFs的设计与合成10-13
• 0.2.1 高通量合成法(HT)11
• 0.2.2 扩散法11
• 0.2.3 水热或溶剂热法11-12
• 0.2.4 微波辅助合成12
• 0.2.5 电化学合成12
• 0.2.6 声化学合成12-13
• 0.2.7 离子热合成法13
• 0.3 MOFs的分类13
• 0.4 MOFs的应用13-32
• 0.4.1 质子传导13-23
• 0.4.2 气体存储与分离23-30
• 0.4.3 催化30-31
• 0.4.4 化学传感31-32
• 0.5 本课题的选题依据和目的32-34
• 第一章 锌-三氮唑骨架的合成及其质子传导性能研究34-62
• 1.1 引言34-35
• 1.2 仪器与试剂35-36
• 1.2.1 实验仪器35
• 1.2.2 实验试剂35-36
• 1.3 配合物的合成36-37
• 1.3.1 前驱体Zn_5(NO_3)_4(tz)_6(P1)的合成36
• 1.3.2 配合物FJU-31、FJU-32、FJU-33、FJU-34、FJU-35的合成36-37
• 1.3.3 配合物FJU-36的合成37
• 1.4 单晶结构解析37-40
• 1.5 结果与讨论40-59
• 1.5.1 单晶结构描述40-46
• 1.5.2 粉末X射线衍射46-47
• 1.5.3 热重分析47-48
• 1.5.4 红外分析48-49
• 1.5.5 气体吸附性能49-50
• 1.5.6 化合物的热稳定性50
• 1.5.7 质子传导性质50-59
• 1.6 本章小结59-62
• 第二章 Zn,Cd,Cu-三(p-羧基苯基)氧化膦框架的合成及其对小分子气体选择性吸附性能研究62-82
• 2.1 引言62
• 2.2 仪器与试剂62-63
• 2.2.1 实验仪器62-63
• 2.2.2 实验试剂63
• 2.3 配合物的合成63-64
• 2.3.1 配体的合成63-64
• 2.3.2 配合物FJU-41的合成64
• 2.3.3 配合物FJU-42的合成64
• 2.3.4 配合物FJU-43的合成64
• 2.4 结果与讨论64-79
• 2.4.1 单晶结构解析64-72
• 2.4.2 粉末X射线衍射72-73
• 2.4.3 热重分析(TG)73-74
• 2.4.4 红外分析(IR)74
• 2.4.5 气体吸附测试74-79
• 2.5 本章小结79-82
• 第三章 结论82-84
• 附录184-88
• 参考文献88-100
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果100-102
• 致谢102-104
• 个人简历104-108

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