基于多官能团有机配体的金属有机骨架材料的设计、制备、结构及性质研究

发布时间：2017-06-29 03:04

  本文关键词：基于多官能团有机配体的金属有机骨架材料的设计、制备、结构及性质研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本论文设计合成了基于官能团化多羧基有机配体的金属有机骨架材料的构筑与性能研究。利用水热、挥发等方法制备了一系列从一维到三维的结构新颖的金属有机骨架材料。通过X-射线单晶衍射确定了晶体结构,并通过红外光谱、热重分析仪、X-射线粉末衍射仪(XRD)、紫外荧光光谱、扫描电镜等测试手段对其进行了性质研究。 在论文的第二章中,设计合成了四个官能团化多羧基有机配体：5-(4-羧基-苯甲酰氨基)-间苯二甲酸(H3L1)；5,5'-(9-氧代-9氢-芴-2,7-二基)间二苯甲酸(H4L2)；9,9'-(9-氧代-9氢-芴-2,7-二基)-9氢-咔唑-3,6-间二苯甲酸(H4L3)和5-(4-羧基苯基)乙炔基-间苯二甲酸(H3L4)。 在论文的第三章中,主要探讨了配体5-(4-羧基-苯甲酰氨基)-间苯二甲酸(H3L1)与过渡金属Cd在水热的条件下反应,得到了化合物[Cd9(L,)6(DMA)6]·4DMA(1)和化合物[Cd3(L1)2(H2O)9]·4H2O(2)。化合物1是通过L3-连接Cd-O链形成的一个三维网状结构;当把化合物1的合成条件做了微小的改变,我们得到了一个新的MOFs-化合物2。化合物2的结构非常有意思,是具有螺旋链的2D→3D的穿插结构。配体5-(4-羧基-苯甲酰氨基)-间苯二甲酸(H3L1)与镧系金属在水热的条件下反应得到了化合物[La(L1)(H2O)4]·2H2O(3)、[Ce(L1)(H2O)4]·H2O(4)和[Tb(HL1)(H2L,)(H2O)3]·5H2O (5).化合物3和化合物4具有相同的结构,由L3-和Ln3+连接成的二维平面结构；化合物5是一个一维的链状结构,很有意思的是这个一维结构中有羧酸基团存在。水热法得到的[Zn3(L1)2(DMF)2]-2DMF(6)在硝酸铜的DMF/H2O混合溶液中静置交换实验得到[Cu3(L,)2(DMF)2]-2DMF (7),实现了单晶→单晶的转变。 在论文的第四章中,重点探讨了5-(4-羧基-苯甲酰氨基)-间苯二甲酸(H3L1)、4,4-联吡啶(L5)与金属Zn构建的MOFs;5-(4-羧基-苯甲酰氨基)-间苯二甲酸(H3L1)、1,2-二(4-吡啶基)二氮烯(L6)与金属Co/Ni构建的MOFs;5-(4-羧基-苯甲酰氨基)-间苯二甲酸(H3L1)、1,2-二(4-吡啶基)乙烯(L7)与金属Co/Cd/Zn构建的MOFs。 在论文的第五章节中,探讨了5-(4-羧基苯基)乙炔基-间苯二甲酸(H3L4)与金属Cd构筑的金属有机骨架材料,在这个结构中,存在一个罕见配位数的Cd-O三核簇。在论文的第六章节中,我们尝试在合成MOFs的同时在孔内引入-NH2、-OH.-NO2、-COOH、-NHCO-、-C=C-一类的官能团,设计合成了基于含有-NH2、-OH、-C=C-不同官能团的配体与金属构建的MOFs,期望在后续工作中对MOFs进行后修饰。对某些特定的有机反应,这些官能团能成为潜在的催化位点。
【关键词】：金属有机骨架材料(MOFs) 5-(4-羧基-苯甲酰氨基)-间苯二甲酸
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O621.13
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 目录10-12
• 第一章 绪言12-25
• 1.1 金属有机骨架材料(MOFs)简介12-13
• 1.2 金属有机骨架材料(MOFs)的发展历程13-14
• 1.3 金属有机骨架材料(MOFs)的研究现状14-22
• 1.4 本课题的研究意义和目的22-25
• 第二章 官能团化多羧基有机配体的合成25-38
• 2.1 配体H_3L_1的设计合成[H_3L_1=5-(4-羧基-苯甲酰胺基)-间苯二甲酸]14_Toc35192122125-27
• 2.2 配体H_4L_2的设计合成[H_4L_2=5,5’-(9-氧代-9氢-芴-2,7-二基)间二苯甲酸]27-31
• 2.3 配体H_4L_3的设计合成[H_4L_3=(9,9’-(9-氧代-9氢-芴-2,7-二基)-9氢-咔唑-3,6-间二苯甲酸)]31-34
• 2.4 配体H3L4的设计合成[H_3L_4=5-(4-羧基苯基)乙炔基-间苯二甲酸]34-38
• 第三章 基于配体5-(4-羧基-苯甲酰氨基)-间苯二甲酸(H_3L_1)的金属有机骨架材料的构筑与性能研究38-67
• 3.1 实验试剂和药品38
• 3.2 实验仪器38-39
• 3.3 基于配体5-(4-羧基-苯甲酰氨基)-间苯二甲酸(H_3L_1)、过渡金属Cd的MOFs的构筑和·性能研究39-43
• 3.4 化合物1-2的荧光性质探讨43-44
• 3.5 基于配体5-(4-羧基-苯甲酰氨基)-间苯二甲酸(H_3L_1)、镧系金属的MOFs的构筑和性能研究44-49
• 3.6 化合物3-5的荧光性质探讨49-50
• 3.7 单晶→单晶转化实验50-55
• 3.8 化合物1-6的晶体学数据55-67
• 第四章 5-(4-羧基-苯甲酰胺基)-间苯二甲酸(H_3L_1)、辅助配体(Ln)与金属共同构建的MOFs67-89
• 4.1 实验试剂和药品67
• 4.2 实验仪器67-68
• 4.3 基于配体5-(4-羧基-苯甲酰氨基)-间苯二甲酸(H_3L_1)、辅助配体的MOFs的合成68-81
• 4.4 化合物1-6的晶体学数据81-89
• 第五章 5-(4-羧基苯基)乙炔基-间苯二甲酸(H_3L_4)与金属Cd构筑的金属有机骨架材料89-93
• 5.1 配体H_3L_4与金属Cd构筑的MOFs89-91
• 5.2 化合物[Cd_3(L_4)_2]·6H_2O(1)的晶体学数据91-93
• 第六章 基于含有-NH_2、-OH、-C=C-等不同官能团的配体与金属构建的MOFs93-109
• 6.1 实验试剂和药品93-94
• 6.2 实验仪器94
• 6.3 基于含有-NH_2、-OH、-C=C-等不同官能团的配体与金属构建的MOFs的合成94-102
• 6.4 化合物1-4的晶体学数据102-109
• 附录 硕士期间参与科研项目和成果109-110
• 参考文献110-117
• 致谢117

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