光致變色MOFs在電子學(xué)、熒光開關(guān)及可擦除光成像等方面有潛在的應(yīng)用價值,設(shè)計和合成對外部條件的刺激有響應(yīng)的光致變色的MOFs是當(dāng)前熱點之一。將光敏性分子作為建筑基元(比如,二芳基乙烯類、紫精類、萘四甲酰二亞胺類等),是獲得光致變色MOFs的有效策略之一。這種方式不僅結(jié)合了無機和有機分子的優(yōu)勢,還有望開發(fā)具有新穎性質(zhì)的材料。光致變色行為受分子結(jié)構(gòu)、合適的電子供體和受體、堆積模式、供體和受體基團之間的角度、電子轉(zhuǎn)移的途徑及電荷分離狀態(tài)是否穩(wěn)定等多種因素的影響,設(shè)計和合成光敏性可調(diào)控的光致變色MOFs是具有挑戰(zhàn)性的研究課題。萘四甲酰二亞胺衍生物(NDIs)是缺電子體系,具有很好的氧化還原活性,可以作為光誘電子轉(zhuǎn)移過程中的電子受體,在光照射后形成穩(wěn)定自由基。因此,可以將其作為光敏性基元合成光致變色MOFs。在本文中,我們用N,N’-二(5-間苯二甲酸基)-1,4,5,8-萘二酰亞胺(H_4BINDI),通過改變不同的金屬離子,設(shè)計合成了五例基于微孔的光致變色MOFs。它們是:[Zn_2(BINDI)(DMA)_2]·2DMA(1)[Cd(H_4BINDI)(H_2BINDI)]·4DMF(2)[Ca_2(HBINDI)Cl(DMA)_3]·DMA(3)[Ba_4(BINDI)_2(DMF)_7]·7DMF(4)[Zn_2(BINDI)(DMF)_4]·2DMF(5)結(jié)合單晶X-射線衍射分析、粉末X-射線衍射分析(PXRD)、元素分析、IR、TG、UV-vis和ESR,對化合物的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)進行表征和研究�；衔�1是一個基于二核輪槳Zn_2(COO)_4,BINDI~(4-)作為4-連接點的3D孔狀lvt網(wǎng)絡(luò);化合物2是一例孔狀的三重互穿dia網(wǎng)絡(luò);化合物3是一個多微孔的2D雙層結(jié)構(gòu),鄰近的2D的雙層通過插指的形式形成2D→3D的結(jié)構(gòu);化合物4是一個孔狀的3D二重互穿結(jié)構(gòu);化合物5是一個基于二核單元Zn_2(COO)_2的2D結(jié)構(gòu),鄰近的二維層以–ABAB–的堆積方式形成3D超分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)�；谝陨虾铣傻奈謇齅OFs,我們研究了它們的光致變色性質(zhì)和其他優(yōu)異的性能。主要研究結(jié)果如下:(1)化合物1-5都表現(xiàn)出有趣的光致變色行為,但是它們的著色程度不一樣。光照條件下,化合物1由原來的淺棕黃色變?yōu)樽睾谏?化合物2由原來的淺黃色變?yōu)樯钭厣?化合物3由原來的黃色變?yōu)楹诰G色;化合物4由原來的黃色變?yōu)樯罹G色;化合物5由原來的淺棕色變?yōu)樯詈稚．?dāng)化合物1-5置于暗處有氧的條件下,它們均可恢復(fù)到原始的顏色。其中化合物1,2,5需要時間為14天,3需要時間為8個小時,4需要時間2天。通過對這一光致變色體系的研究發(fā)現(xiàn):不同吸電子能力的金屬離子和化合物的結(jié)構(gòu)是設(shè)計出光致變色性質(zhì)可調(diào)控MOFs的重要影響因素。這樣的研究結(jié)果為設(shè)計和合成光誘電子轉(zhuǎn)移性質(zhì)可調(diào)控的光致變色MOFs提供了可行性策略。(2)值得一提的是,化合物1還具有熱致變色的性質(zhì)。眾所周知,既具有光致變色又具有熱致變色性質(zhì)的金屬有機骨架材料還是很少的。(3)此外,我們研究了化合物1-5的光控?zé)晒庑再|(zhì)。化合物1-5的熒光發(fā)射強度隨照射時間逐漸減弱,置于暗處時,熒光強度又可以恢復(fù)。(4)在本文中,我們進一步探究了化合物3-5的溶劑變色效應(yīng)。當(dāng)化合物3-5浸泡在不同的溶劑里時,它們均呈現(xiàn)可視化的顏色變化。(5)同時,我們發(fā)現(xiàn)化合物1-3可以作為可視化檢測亞硝酸鈉的指示劑,并且也探究了1-3在檢測亞硝酸鈉過程中的的熒光響應(yīng)。初步測試了化合物1,2,4的氣體吸附性能。
【學(xué)位單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB34
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 前言
    1.1 MOFs的設(shè)計和合成
        1.1.1 MOFs的設(shè)計
        1.1.2 MOFs的合成
    1.2 光致變色概述
        1.2.1 光致變色簡介
        1.2.2 光致變色的定義
        1.2.3 負(fù)光致變色的定義
    1.3 光致變色材料的分類
        1.3.1 有機光致變色材料
        1.3.2 無機光致變色材料
        1.3.3 無機-有機雜化光致變色材料
        1.3.4 P-型和T-型光致變色材料
    1.4 光致變色材料的應(yīng)用
        1.4.1 光學(xué)信息存儲
        1.4.2 自顯影的全信息記錄照相
        1.4.3 在生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.4.4 熒光探針(離子識別)
        1.4.5 紡織品與裝飾材料
        1.4.6 納米技術(shù)
    1.5 光致變色型金屬有機框架化合物的研究進展
        1.5.1 二芳基乙烯衍生物類MOFs的研究概況
        1.5.2 紫精衍生物類MOFs的研究概況
        1.5.3 萘四甲酰二亞胺類MOFs的研究概況
        1.5.4 其他
    1.6 本論文選題目的及意義
    1.7 實驗試劑、儀器和測試手段
        1.7.1 實驗試劑
        1.7.2 實驗儀器和測試手段
第二章 金屬有機骨架的合成與結(jié)構(gòu)
    2.1 引言
    2.2 化合物1-5的合成
    2.3 晶體結(jié)構(gòu)
        2.3.1 X-射線晶體學(xué)
        2.3.2 化合物1的晶體結(jié)構(gòu)
        2.3.3 化合物2的晶體結(jié)構(gòu)
        2.3.4 化合物3的晶體結(jié)構(gòu)
        2.3.5 化合物4的晶體結(jié)構(gòu)
        2.3.6 化合物5的晶體結(jié)構(gòu)
    2.4 小結(jié)
第三章 光致變色行為研究及光控?zé)晒庑再|(zhì)
    3.1 引言
    3.2 化合物1-5的光致變色行為
    3.3 光致變色行為討論
    3.4 光調(diào)控?zé)晒庑再|(zhì)
    3.5 本章總結(jié)
第四章 溶劑變色效應(yīng)研究
    4.1 引言
    4.2 溶劑變色效應(yīng)實驗
    4.3 實驗結(jié)果與討論
    4.4 本章小結(jié)
第五章 化合物1的熱致變色性質(zhì)
    5.1 引言
    5.2 化合物1的熱致變色性質(zhì)
    5.3 本章小結(jié)
第六章 亞硝酸鈉的可視化檢測
    6.1 引言
    6.2 亞硝酸鈉檢測實驗
    6.3 實驗結(jié)果與討論
    6.4 本章總結(jié)
第七章 氣體吸附性能研究
    7.1 氣體吸附樣品處理與活化
    7.2 氣體吸附結(jié)果
    7.3 氣體吸附性能討論
    7.4 本章小結(jié)
    附圖
第八章 結(jié)論與展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 展望
參考文獻
致謝
碩士期間發(fā)表論文情況

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本文編號：2848497