由含氮有机多阳离子模板构筑的超分子化合物的合成、结构及其光催化性能的探究

发布时间：2017-07-16 13:07

  本文关键词：由含氮有机多阳离子模板构筑的超分子化合物的合成、结构及其光催化性能的探究

  更多相关文章： 超分子化合物 有机阳离子模板 卤素/拟卤素 光催化

【摘要】：在过去的几十年里,无机-有机杂化晶体材料得到相当广泛的关注。无机-有机杂化材料不仅具有丰富的拓扑结构,并且其在主客体识别,光催化等领域有着潜在的应用价值。本论文合成了一系列二价,三价的有机阳离子模板,在室温的条件下,通过采用溶剂挥发法,在阳离子模板的诱导下,与金属的卤化物/拟卤化物自组装,从而得到了10个结构新颖的卤素簇超分子化合物。除了对化合物进行红外、紫外、热重、元素分析等基本的表征外,我们还对化合物的光学带隙进行了计算,并探究了其光催化性能。首先,我们合成了三个二价阳离子,分别是1,2-二[(4-氨基吡啶基)-N-亚甲基]苯二溴盐(O-AP·2Br)、1,3-二[(4-氨基吡啶基)-N-亚甲基]苯二溴盐(M-AP·2Br)、1,4-二[(4-氨基吡啶基)-N-亚甲基]苯二溴盐(P-AP·2Br),以三个二价阳离子为模板,分别与Ag/Cu的卤化物/拟卤化物自组装得到化合物1-6,{[O-AP][Ag(SCN)3]}n(1),{[M-AP][Ag2Br3(SCN)]}n(2),{[M-AP][CuBr3]}n(3),{[M-AP]2[Cu4I8]}n(4),{[M-AP]2[Ag4I8]}n(5),{[P-AP]0.5[Cu(SCN)2]}n(6)。结构分析表明,化合物1和3是单核结构,化合物2,4和5均为四核的立方烷结构,化合物6是二维结构。我们对化合物1-6进行了红外、紫外、热重、元素分析等基本的表征,此外,通过测定化合物1-6的光学带隙我们推测其具有作为光催化剂的作用,因此探究了化合物1-6在模拟日光的照射下,对亚甲基蓝、甲基橙和罗丹明B溶液的降解作用。结果表明,在模拟日光照射下,化合物1-6对亚甲基蓝染料均有较强的降解作用,仅有化合物3和4对甲基橙染料有一定的降解作用,而化合物1-6对于罗丹明B的降解作用均较弱。其次,我们合成了三个三价阳离子1,3,5-三[(异喹啉)-N-亚甲基]苯三溴盐(Tbiq·3Br)、1,3,5-三[(异喹啉)-N-亚甲基]-2,4,6-三甲基苯三溴盐(Tbmiq·3Br)和1,3,5-三[(喹啉)-N-亚甲基]-2,4,6-三甲基苯三溴盐(Tbmqu·3Br),以三个阳离子为模板,分别与Ag/Cu的卤化物/拟卤化物自组装得到化合物7-10,{[Tbiq][Cu(SCN)4]}n(7),{[Tbmiq][Cu2(SCN)4N3]}n(8),{[Tbiq]2[CuBr7]}n(9)和{[Tbmqu]2[Ag2.5Br6.5(SCN)2]}n(10)。结构分析表明,化合物7-10均为单核或多核的金属簇的结构。除了对化合物7-10进行了红外、紫外、热重、元素分析等基本的表征外,我们对阳离子和化合物7-10进行了荧光性质的分析,结果显示,有机模板Tbiq·3Br和Tbmqu·3Br均表现出一定的荧光性,但化合物7-10的固体荧光测定均未发现有效的荧光现象,故推测金属离子对有机模板具有荧光猝灭效应。此外,通过测定化合物7-10的光学带隙我们推测其具有作为光催化剂的作用,我们探究了化合物7-10在模拟日光的照射下对亚甲基蓝溶液的降解作用,结果表明,化合物7-10对亚甲基蓝染料的降解作用均较弱。因此,设计合成在可见光下即可作用的高效的配位聚合物光催化剂仍然是一项重大的挑战。
【关键词】：超分子化合物 有机阳离子模板 卤素/拟卤素 光催化
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641.3
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 前言11-21
• 1.1 超分子化学与自组装11-12
• 1.2 超分子化学的研究现状12-14
• 1.3 模板效应14-15
• 1.4 超分子化合物的光催化效应15-17
• 1.4.1 光催化反应原理15-16
• 1.4.2 无机-有机杂化晶体材料的光催化作用16-17
• 1.5 超分子化学在其他领域的应用17-18
• 1.6 选题意义与研究内容18-21
• 2 二价阳离子导向的卤素簇超分子化合物的制备，表征及其光催化性质的探究21-42
• 2.1 引言21
• 2.2 实验部分21-26
• 2.2.1 主要试剂与测试仪器21-23
• 2.2.2 有机阳离子的合成23-24
• 2.2.3 单晶化合物的合成24-26
• 2.3 结果与讨论26-40
• 2.3.1 合成小结26
• 2.3.2 单晶结构描述26-32
• 2.3.3 化合物 1-6 的固体紫外-可见吸收光谱32-33
• 2.3.4 化合物 1-6 光催化降解有机染料33-40
• 2.3.5 化合物 1-6 的热稳定性分析40
• 2.4 小结40-42
• 3 三价阳离子模板诱导超分子化合物的合成，表征，荧光猝灭效应及光催化性质的探究42-55
• 3.1 引言42
• 3.2 实验部分42-46
• 3.2.1 主要试剂与测试仪器42
• 3.2.2 有机阳离子的合成42-44
• 3.2.3 单晶化合物的合成44-46
• 3.3 结果与讨论46-54
• 3.3.1 合成小结46
• 3.3.2 单晶结构描述46-50
• 3.3.3 化合物 7-10 的固体紫外-可见吸收光谱分析50
• 3.3.4 化合物 7-10 的光催化降解有机染料分析50-52
• 3.3.5 化合物 7-10 的荧光猝灭分析52-53
• 3.3.6 化合物 7-10 的热稳定性分析53-54
• 3.4 小结54-55
• 总结与展望55-56
• 参考文献56-61
• 附录1 化合物的晶体结构参数61-64
• 附录2 化合物的主要键长键角64-72
• 附录3 化合物的PXRD图谱72-76
• 附录4 化合物的红外光谱76-80
• 个人简历及研究成果80-81
• 致谢81

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