基于半刚性多羧酸配体MOF材料的设计合成与性能研究
发布时间：2020-11-14 01:24
本论文研究工作主要包括三部分内容:一、设计并合成了三种不同的有机配体:H_3L1,H_4L2,DPD;二、利用配体H_3L1和Cd~(2+)自组装得到具有棒状次级构筑单元的三维薄片状晶体材料MOF 1,并测试了其发光和气体吸附性能;三、利用配体H_4L2和DPD与Co~(2+)自组装得到具有五核钴簇的三维紫黑色晶体材料MOF 2,磁性测试表明其分子存在较强的铁磁相互作用,并通过温度和溶剂的双重刺激得到具有双核钴簇的深黄色晶体MOF 3和单核钴簇的浅黄色晶体MOF 4。1.设计并合成了三种不同的有机配体分别是:半刚性三羧酸配体4',4'',4'''-(nitrilotris(methylene))tris([1,1'-biphenyl]-4-carboxylic acid)(H_3L1);半刚性的四羧酸配体5-(bis(4-carboxybenzyl)amino)isophthalic acid(H_4L2)和具有柔性支链的刚性配体4,4'-(2,5-diethoxy-1,4-phenylene)dipyridine(DPD),并对三种配体进行了表征。2.采用配体H_3L1和Cd~(2+)通过溶剂热法自组装反应得到一例结构新颖的配合物单晶材料(MOF 1)。单晶衍射结果表明,该MOF框架中存在棒状次级构筑单元(rod SBU)。通过粉末衍射、热重、红外等手段对晶体结构进行了表征,同时测试了其发光性能,结果显示在313 nm的光照激发下,得到最大发射波长为387.6 nm的可见蓝紫光。此外,气体吸附测试表明,MOF 1具有较好气体吸附性能。3.我们以半刚性四羧酸配体H_4L2和具有柔性支链的刚性配体DPD与Co~(2+)通过溶剂热反应构筑了一例紫黑色的具有五核钴簇的三维配合物MOF 2。通过粉末衍射、热重、红外等手段对其晶体结构进行了表征,同时测试了其磁学性质,结果显示,分子内存在较强的铁磁相互作用。最后,分别在DMA/H_2O(2 mL/2 mL),95°C时得到了MOF 3;在DMA/H_2O(1 mL/2 mL),90°C时得到了MOF 4。实现了温度和溶剂的双重刺激下,单晶结构的转换。
【学位单位】：安庆师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：O641.4
【部分图文】：
(a)MOF-5[9]的结构
4稳定不变（图1.2）。他们在结构和性能关系的探究，对提升吸附性能有开拓性的作用[16-18]。图1.2(a)[Zn4O(CO2)6]簇通过配体形成孔道结构[9]；(b)MOF-5在8K时的N2吸附曲线[9]目前很多配合物在77K温度时有较高的H2吸附能力。以下是两种多孔材料的情况，NU-100[19]比表面积为6143m2·g-1,77K时的H2吸附量为99.5mg·g-1。NJU-Bai9[20]比表面积为4258m2·g-1,77K和100bar时，H2的吸附量为92.2mg·g-1(图1.3)[21]。图1.3(a-c)这四种笼子的总体填充方式NJU-Bai9的气体吸附数据[20]；(d)高压H2吸附（77K）[20];(e)高压CO2吸附（上方:273K下方:298K）[20](a)(b)(d)(e)
51.1.4.2催化材料稳定的新型大孔MOFs材料让人们产生了极大的兴趣。构筑MOFs材料时，我们不仅能够添加配位侧基团或者改变基团，得到催化活性的位点，也能利用手性配体构筑一些具有催化性能的MOFs材料。周宏才课题组合成两个手性的MOF:PCN-100和PCN-101。用合成的MOF来催化反应，反应物为苯甲醛时，产率分别为93%和96%。当其为4-联苯甲醛时，产率为58%和65%。当为二苯甲酮时，反应没有进行(图1.4)[22]。图1.4PCN-100/101孔径和形状的的选择性催化反应[22]王博研究小组[23]报导了三个MOF:BIT-101、BIT-102和BIT-103。比较有意思的是，BIT-102和BIT-103在没有溶剂、卤素和任何添加剂和助催化剂存在的情况下，在CO2的环加成反应中展现出了非常好的催化性能，转化率和选择性可分别达到100%和95.2%(图1.5)。图1.5BIT-103的结构图及催化效果图[23]
【参考文献】
本文编号：2882890
【学位单位】：安庆师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：O641.4
【部分图文】：
(a)MOF-5[9]的结构
4稳定不变（图1.2）。他们在结构和性能关系的探究，对提升吸附性能有开拓性的作用[16-18]。图1.2(a)[Zn4O(CO2)6]簇通过配体形成孔道结构[9]；(b)MOF-5在8K时的N2吸附曲线[9]目前很多配合物在77K温度时有较高的H2吸附能力。以下是两种多孔材料的情况，NU-100[19]比表面积为6143m2·g-1,77K时的H2吸附量为99.5mg·g-1。NJU-Bai9[20]比表面积为4258m2·g-1,77K和100bar时，H2的吸附量为92.2mg·g-1(图1.3)[21]。图1.3(a-c)这四种笼子的总体填充方式NJU-Bai9的气体吸附数据[20]；(d)高压H2吸附（77K）[20];(e)高压CO2吸附（上方:273K下方:298K）[20](a)(b)(d)(e)
51.1.4.2催化材料稳定的新型大孔MOFs材料让人们产生了极大的兴趣。构筑MOFs材料时，我们不仅能够添加配位侧基团或者改变基团，得到催化活性的位点，也能利用手性配体构筑一些具有催化性能的MOFs材料。周宏才课题组合成两个手性的MOF:PCN-100和PCN-101。用合成的MOF来催化反应，反应物为苯甲醛时，产率分别为93%和96%。当其为4-联苯甲醛时，产率为58%和65%。当为二苯甲酮时，反应没有进行(图1.4)[22]。图1.4PCN-100/101孔径和形状的的选择性催化反应[22]王博研究小组[23]报导了三个MOF:BIT-101、BIT-102和BIT-103。比较有意思的是，BIT-102和BIT-103在没有溶剂、卤素和任何添加剂和助催化剂存在的情况下，在CO2的环加成反应中展现出了非常好的催化性能，转化率和选择性可分别达到100%和95.2%(图1.5)。图1.5BIT-103的结构图及催化效果图[23]
【参考文献】
相关期刊论文 前3条
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本文编号：2882890
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