半刚性配体基金属有机框架的构建与吸附、传感性能研究

发布时间：2017-08-11 16:00

  本文关键词：半刚性配体基金属有机框架的构建与吸附、传感性能研究

  更多相关文章： 金属有机框架 半刚性配体 吸附性能 传感性能

【摘要】：金属有机框架材料(Mrtal-organic fremeworks,简称为MOFs)由于其有趣的拓扑结构,并且在气体吸附和分离、传感、质子传导、催化等方面具有潜在的应用价值,受到了研究者们广泛的重视。与已被广泛研究的基于刚性和柔性配体构筑的MOFs相比,基于半刚性配体的MOFs的设计、合成和应用是极其少的。半刚性配体拥有刚性配体的刚性和柔性配体的柔韧性,这种“柔中带刚”的性质赋予MOFs具有许多新颖的可调结构和有趣的性质。在本论文中我们选取了半刚性的配体3,5-(4-羧基苄氧基)苯甲酸(H3L)与过渡金属及稀土金属,通过改变不同的温度、溶剂等反应条件合成了一系列结构新颖的金属有机框架：[Cu2(OH)(L)]·(DMF)0.8(FJU-11),{Ln(L)(H2O)(DMA)),{FJU-13-Ln,Ln =Eu,Tb Pr),Cd(HL)(FJU-15)。不同于己知的长配体和大模板的方法,FJU-11是我们用一种新的策略：即通过半刚性的多羧酸配体,去构筑新型的多级孔结构,微孔的孔径是～8.7A,介孔的孔径是～33.3 A。FJU-11对CO2有大的吸附容量和小的吸附焓,并可在实际柱穿透实验中对15:85 CO2/N2能实现分离。FJU-13-Eu, FJU-13-Tb,FJU-13-Pr是三例等结构MOFs,具有菱形、表面富氧的孔道结构。这种结构赋予FJU-13-Eu对铁离子的高灵敏度的荧光识别,其中半刚性菱形孔道的存在有利于部分铁离子与框架中的铕离子发生阳离子交换；表面富氧有助于捕获铁离子进而产生对光子的竞争吸收。我们进一步研究了FJU-13-Eu对生理学环境中铁离子的识别检测。FJU-15是我们利用半刚性配体的部分配位的特性设计出具有分子内氢键的三维金属有机框架。由于半刚性框架中分子内氢键的存在,使其在热稳定性,水稳定性和酸碱介质中展现高的稳定性。特别是它在宽pH范围内的稳定性,超过大多数已经报道的MOF材料,为MOF在实际应用中奠定了重要的基础。此外,FJU-15在紫外光区域的光致发光性质有望成为潜在的发光材料。
【关键词】：金属有机框架 半刚性配体 吸附性能 传感性能
【学位授予单位】：福建师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641.4
【目录】：

• 中文摘要2-3
• Abstract3-5
• 中文文摘5-10
• 第一章 绪论10-32
• 1.1 金属有机框架材料研究背景10-11
• 1.2 金属有机框架材料的研究概况11-20
• 1.2.1 刚性配体的金属有机框架材料11-13
• 1.2.2 柔性配体的金属有机框架材料13-15
• 1.2.3 半刚性配体的金属有机框架材料15-20
• 1.3 金属有机框架材料的性能及其潜在应用20-29
• 1.3.1 金属有机框架材料的气体吸附性能20-22
• 1.3.2 金属有机框架材料的传感性能22-24
• 1.3.3 金属有机框架材料的质子传导性能24-26
• 1.3.4 金属有机框架材料的催化性能26-29
• 1.4 本课题的选题依据和研究目的29-32
• 第二章 半刚性配体基构筑的多级孔金属有机框架的气体吸附性能研究32-44
• 2.1 引言32
• 2.2 实验部分32-35
• 2.2.1 实验仪器32-33
• 2.2.2 实验试剂33
• 2.2.3 配体的制备33-34
• 2.2.4 化合物FJU-11的制备34
• 2.2.5 单晶结构测试34
• 2.2.6 穿透分离实验34-35
• 2.3 理论研究35-36
• 2.3.1 气体吸附焓的计算35
• 2.3.2 用IAST计算气体吸附选择性35-36
• 2.4 结果与讨论36-43
• 2.4.1 晶体结构描述36-37
• 2.4.2 粉末X-射分析37
• 2.4.3 热重分析和红外光谱分析37-38
• 2.4.4 气体吸附性质38-41
• 2.4.5 穿透分离实验41-43
• 2.5 本章小结43-44
• 第三章 由半刚性配体基构筑的镧系金属有机框架材料在小分子传感和铁离子检测的应用44-66
• 3.1 前言44-45
• 3.2 实验部分45-52
• 3.2.1 实验仪器45
• 3.2.2 实验试剂45-46
• 3.2.3 配体的制备46
• 3.2.4 化合物的合成46-47
• 3.2.4.1 化合物FJU-13-Eu的制备46
• 3.2.4.2 化合物FJU-13-Tb的制备46-47
• 3.2.4.3 化合物FJU-13-Pr的制备47
• 3.2.5 单晶结构测试47-51
• 3.2.6 荧光测试51-52
• 3.3 理论研究52
• 3.3.1 Stern-Volmer方程52
• 3.3.2 计算检出限52
• 3.4 结果与讨论52-64
• 3.4.1 晶体结构描述52-53
• 3.4.2 粉末X-射线衍射分析和热重分析53-55
• 3.4.3 荧光性质55-64
• 3.4.3.1 金属离子的检测55-58
• 3.4.3.2 淬灭机理58-62
• 3.4.3.3 在生理环境中的应用62-63
• 3.4.3.4 有机小分子的检测63-64
• 3.5 本章小结64-66
• 第四章 由半刚性配体基构筑的镉金属有机框架材料稳定性和荧光性能研究66-76
• 4.1 前言66
• 4.2 实验部分66-70
• 4.2.1. 实验仪器66-67
• 4.2.2. 实验试剂67
• 4.2.3. 实验合成67
• 4.2.3.1. 配体的合成67
• 4.2.3.2. 化合物FJU-15的合成67
• 4.2.4. 单晶结构测试67-69
• 4.2.5 荧光性质69-70
• 4.3 结果与讨论70-74
• 4.3.1 晶体结构分析70-71
• 4.3.2 红外光谱分析和热重分析71
• 4.3.3 热稳定性和水稳定性71-72
• 4.3.4 在酸碱介质中的稳定性72-73
• 4.3.5 荧光性质73-74
• 4.4 本章小结74-76
• 第五章 结论76-78
• 参考文献78-98
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果98-100
• 致谢100-102
• 个人简历102-104

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘捷,杜婷;钢筋混凝土框架结构加层改造设计探讨[J];武汉工程职业技术学院学报;2005年01期

2 俞盛锷;框架结构的整体稳定计算[J];化工设计;2000年04期

3 夏长青,毛益松,吴克刚;框架结构楼房连续折叠单向倒塌爆破[J];矿业研究与开发;2001年S1期

4 黄俊元;许美琪;;坐具类家具框架材料的评估方法[J];家具;1989年05期

5 王玉杰;平立面不规则框架结构抗震问题探讨[J];辽宁工程技术大学学报;2003年06期

6 龚宪伟;滕焕忠;魏华松;易念平;;填充墙体开裂的框架结构安全性分析及处理[J];工程建设;2006年05期

7 张钦加;;框架结构设计技术措施[J];西部探矿工程;2007年08期

8 李铁环;;钢筋混凝土框架结构房屋的设计与应用[J];黑龙江纺织;2009年01期

9 张献梅;朱晓丽;;矿区框架结构的施工要点分析[J];煤炭技术;2012年01期

10 黄民水;李杰;何波;;框架结构基准有限元模型的理论及试验[J];武汉工程大学学报;2009年09期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李楠;余健;崔永旭;白文鹏;周玉洁;;不同施工顺序对现浇预应力混凝土框架结构的影响[A];第八届后张预应力学术交流会论文集[C];2004年

2 刘春龙;;与时俱进 张扬个性 创新年鉴框架——县(市)级综合年鉴框架优化整合的思考[A];江苏省地方志学会成立10周年纪念大会暨地方志与地方文化学术研讨会专辑[C];2004年

3 李易;陆新征;任爱珠;叶列平;陈适才;;某八层混凝土框架结构火灾连续倒塌模拟[A];第19届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅱ册）[C];2010年

4 邢宾;路世豹;宋传旺;荆煜;吴艳霞;;隧道开挖引发的地表沉降对上部框架结构的影响[A];第2届全国工程安全与防护学术会议论文集（下册）[C];2010年

5 张春富;樊庆玲;;谈建筑工程中框架结构构造与设计[A];第二届“科协文化——中关村论坛”论文集[C];2013年

6 杨宗放;尚连飞;;部分预应力混凝土框架结构与钢筋混凝土框架结构经济比较[A];预应力混凝土现况与发展——中国土木工程学会混凝土及预应力混凝土学会后张预应力混凝土结构委员会第一届第三次学术交流会论文集[C];1992年

7 完海鹰;张卉;迟冰;吴彦;;某框架结构火灾后的鉴定加固技术研究[A];“发展绿色技术，建设节约结构”——第十四届全国混凝土及预应力混凝土学术会议论文集[C];2007年

8 杨建国;;框架结构爆破倒塌的有限元动态模拟分析[A];第20届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅰ册）[C];2011年

9 陈虬;万文;;混凝土框架结构的随机有限元分析[A];第三届全国结构工程学术会议论文集（上）[C];1994年

10 王群;袁平;吴知丰;;框架结构弯剪模型的参数识别法[A];第六届全国结构工程学术会议论文集（第二卷）[C];1997年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 创平办;搭好创平框架促进工作开展[N];韶关日报;2013年

2 记者 李雪竹;四川 督查惩防体系基本框架构建[N];中国纪检监察报;2012年

3 李静华;木框架结构 风光无限[N];中国房地产报;2003年

4 安国强邋于海涛;青岛客站框架结构主体施工进入冲刺阶段[N];人民铁道;2007年

5 梦觉;用DreamWeaver快速搭建框架页面[N];电脑报;2001年

6 天津大学 于庆荣;约束混凝土柱装配整体式框架结构优势[N];中国建材报;2013年

7 本报记者 冯海波 通讯员 周玉 陈莹;“海螺”，，嘹亮，“门式框架”矗立[N];广东科技报;2012年

8 吴朝红;如何保证钢筋在框架结构中的施工质量[N];广东建设报;2000年

9 蔡军 林国赞 特约记者 张军;轻型木框架建筑[N];中国房地产报;2003年

10 邵源;独立阐释学习型社会[N];社会科学报;2005年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 郭智峰;钢筋混凝土柱—钢梁混合框架抗震性能及设计方法研究[D];西安建筑科技大学;2014年

2 杨伟松;学校多层RC框架结构地震倒塌机理研究[D];中国地震局工程力学研究所;2015年

3 翁旭然;建筑结构地震倒塌及存活空间分布规律研究[D];中国地震局工程力学研究所;2015年

4 张家广;防屈曲支撑加固钢筋混凝土框架抗震性能及设计方法[D];哈尔滨工业大学;2015年

5 董建莉;新型延性节点钢框架抗震性能研究[D];青岛理工大学;2016年

6 宋良龙;自定心混凝土框架的抗震性能与设计方法研究[D];东南大学;2016年

7 程万鹏;预制装配式部分钢骨混凝土框架结构抗震性能研究[D];大连理工大学;2015年

8 闫培雷;考虑隔墙影响的框架结构非线性地震反应分析及地震灾场模拟[D];哈尔滨工程大学;2010年

9 袁景;考虑土—结构相互作用的钢筋混凝土框架结构地震倒塌破坏仿真分析[D];辽宁工程技术大学;2013年

10 张大帅;新型多孔框架材料的设计、合成与性能研究[D];南开大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 洪文杰;配HRB500钢筋的混凝土框架结构抗震性能研究[D];华南理工大学;2015年

2 刘杨;开角缝框架节点抗震性能动力试验研究[D];河北联合大学;2014年

3 谢贤鑫;钢筋混凝土框架结构震后安全性鉴定试验研究[D];东北林业大学;2015年

4 李玉;钢筋混凝土框架结构基于IDA方法的易损性分析[D];西安建筑科技大学;2015年

5 文晶晶;现浇楼板对钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响[D];西安建筑科技大学;2015年

6 王初

本文编号：656966