基于低对称五、六羧酸配体MOFs的构筑及性能研究

发布时间：2017-12-15 01:29

  本文关键词：基于低对称五、六羧酸配体MOFs的构筑及性能研究

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【摘要】：近年来,金属有机骨架化合物(MOFs)因其结构的多样性和广泛的应用前景而成为化学研究热点之一。MOFs的合成大多采用对称芳香羧酸类配体,而低对称芳香羧酸类配体,尤其是芳香多羧酸配体研究极少。低对称芳香羧酸类配体,可有效抑制形成穿插框架结构,从而构筑大孔径富电子MOFs化合物,而这对于利用MOFs检测识别一些大尺寸客体分子具有重要意义。MOFs用于对芳香硝基化合物的发光检测已有较多报道,但未见将其用于检测地乐酚(芳香硝基化合物的一种,是广泛使用的化学工业阻聚剂和农业除草剂)的报道。据此本论文选用五种低对称五/六羧酸配体(H5L1、H5L2、H6L3、H6L4和H6L5,其中H6L3、H6L4为新配体)构筑了 9个新的MOFs化合物,研究了部分化合物负载发光阳离子[(ppy)Pt(MeCN)2]+([Pt]+)后的发光改性,进而研究了这些MOFs及复合物对芳香硝基化合物,尤其是地乐酚的检测性能。主要研究内容和结果如下:(1)MOFs化合物合成:合成了 10例不同结构的MOFs化合物(其中9例为新化合物),并进行了结构和基本性质表征。化合物1和2(2为本组已合成化合物)由配体H5L1与Zn2+采用"4+(3+2)"策略构筑的分别具有鱼骨型、蜂窝型孔道的abw构型的类分子筛MOF(Z-MOFs)化合物,这是首次使用同一种羧酸配体和金属离子构筑具有不同孔道构型的abw框架结构。该abw框架具有有趣的"呼吸效应",1和2可通过一个晶态的中间体3发生可逆/不可逆的结构转换。化合物4由配体H5L2与Cd2+构筑,具有以椭圆柱型{Cd8(L2)4}超分子构筑模块(SBBs)为构筑单元的10-连接bct拓扑结构。化合物5由配体H6L3与Cd2+构筑,具有(4,4,4)-连接的三维新拓扑结构,Schlafli符号为{42;6;83}3{42;63;8}。化合物6由配体H6L4与Zn2+构筑,具有类杯芳烃状{Zn8(L4)4}SBB为构筑单元的10-连接的bct拓扑结构。这是首次使用类杯芳烃状SBBs构筑MOFs化合物。化合物7和8由配体H6L5分别与Ca2+/Mg2+反应合成,两者异质同构,皆具有以截角四面体型{M12(L5)4}(M=Ca/Mg)SBBs为构筑单元的4-连接的dia框架结构。化合物9是由配体H6L5与两种不同构型的Pb2+(半球型和全球型)构筑的(5,5)-连接的nia-5框架结构。化合物10是由配体H6L5与Cd2+构筑的首例由氯离子柱撑的双层框架化合物,具有(3,4)-连接的GaS拓扑结构。(2)MOFs化合物后合成修饰:通过正负静电作用原理,将发光阳离子[Pt]+负载于6、7、9的阴离子框架孔道中,获得稳定的、框架结构不变的复合物0.22[Pt]+@6、0.21[Pt]+@7和0.32[Pt]+@9。化合物6、7、9在固体及悬浊液中均具有较强蓝光发射,其相应的复合物具有对人眼的视觉灵敏度更好的绿光发射。(3)MOFs化合物检测芳香硝基化合物:化合物1-9及复合物可通过发光猝灭选择性检测芳香硝基化合物(溶液相/蒸气)。在溶液相中不同芳香硝基化合物对它们的发光猝灭基本存在(?)(Ksv为发光猝灭常数)的规律,证明这些化合物可高选择性检测地乐酚,这是首次使用MOFs化合物检测地乐酚。蒸气检测实验表明,化合物1-9及复合物仅可检测饱和蒸气压较大的NB。(4)对这些化合物的设计和组装规律以及对芳香硝基化合物的检测规律进行了总结。配体羧酸基团的"剪裁"、重排及MOFs合成过程中的羧基位置自调整和节点连接数降低等策略对于这些基于低对称羧酸配体的MOFs化合物的合成和组装发挥了重要作用。框架的孔道尺寸、芳香硝基化合物的饱和蒸气压大小及LUMO能级高低、共振能量传递效率、主客体间的静电相互作用等因素对芳香硝基化合物的检测具有重要影响。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O641.4

【参考文献】

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1 王玉仙;基于五羧酸配体的金属有机骨架化合物的研究[D];大连理工大学;2013年

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本文编号：1290154