本文關(guān)鍵詞： 金屬有機(jī)骨架化合物 聯(lián)吡啶羧酸配體 鑭系金屬 金屬離子識(shí)別 熒光調(diào)諧　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：金屬有機(jī)骨架化合物(Metal Organic Frameworks,MOFs)作為近二十幾年來的新型多孔材料受到了科學(xué)家們極大的關(guān)注。這類化合物是以金屬離子或離子簇為中心,有機(jī)配體為延伸骨架,通過規(guī)則性排列構(gòu)筑出具有特殊孔道的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。而且在光,電,磁,吸附,氣體儲(chǔ)存,分離,催化等方面有著良好的性質(zhì)以及重要的應(yīng)用。鑭系金屬構(gòu)筑的MOFs(Ln-MOFs)有著優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì),在熒光調(diào)諧,發(fā)光二極管,離子或分子檢測(cè),光轉(zhuǎn)換光子器件,LED,彩色屏幕,熒光傳感,生物傳感等方面有著廣泛的應(yīng)用。這些應(yīng)用與日趨熱門的電子科技和生物技術(shù)進(jìn)行交叉學(xué)科課題的研究有著重要的意義。鑭系金屬具有親氧性,易與O原子進(jìn)行配位,所以選用含有可以配位的O原子,例如含有羧酸基團(tuán)的含N雜環(huán)類配體作為L(zhǎng)n-MOFs的配體,來提高鑭系金屬的發(fā)光強(qiáng)度,以此形成優(yōu)異發(fā)光性質(zhì)的金屬有機(jī)骨架化合物。本文中選擇合適的配體2,2’-聯(lián)吡啶-5,5’-二羧酸(bpydc),通過溶劑熱法利用鑭系金屬鹽與制備了5個(gè)化合物[Ln_2(bpydc)_3(DMA)_2]·2DMA(Ln=Sm(1),Eu(2),Tb(3)),[Sm_2(bpydc)_3(DMF)_2(H_2O)]·2DMF(4),[Sm_2(bpydc)_3(DMA)_2(H_2O)_(0.5)]·1.5DMA(5)。其中化合物1-3為同構(gòu)的不同鑭系金屬構(gòu)筑的MOFs,具有不同的發(fā)光性能�；衔�4是鑭系金屬的硝酸鹽與配體構(gòu)筑的具有三維菱形孔道MOFs,化合物5依賴第二配體的輔助得到較好的晶型,并獲得單晶數(shù)據(jù)。這五個(gè)化合物中金屬離子皆與O原子配位,不同的是,通過調(diào)控反應(yīng)溫度、壓力、酸堿性以及其他條件的輔助等,來實(shí)現(xiàn)金屬離子與配體分子或溶劑分子不同的配位模式,以此構(gòu)筑出不同孔道結(jié)構(gòu)的MOFs。并且通過X-射線粉末衍射,熱重分析,紅外光譜,熒光光譜的表征方法對(duì)這5個(gè)化合物進(jìn)行了研究與分析。選擇性質(zhì)穩(wěn)定且具有優(yōu)異發(fā)光性質(zhì)的化合物2(Eu)作為檢測(cè)金屬離子的探針,對(duì)8種金屬離子Al~(3+),Fe~(3+),Li~+,Cd~(2+),Mg~(2+),Mn~(2+),Zn~(2+),Ca~(2+)(浸泡在為DMA中,金屬離子濃度為10-3mol/L)進(jìn)行定性檢測(cè)。通過在紫外燈下的可視化觀察得知:在含有0.01mol/LAl~(3+)的DMA溶液中,化合物2(Eu)失去原來的紅光,而發(fā)出藍(lán)色的光;在含有0.01mol/LFe~(3+)的DMA溶液中,化合物2(Eu)幾乎不發(fā)光。通過熒光光譜圖證實(shí)了這兩個(gè)熒光現(xiàn)象。由于Ln-MOFs有著優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì),在5個(gè)已制備出的化合物選擇性質(zhì)穩(wěn)定且發(fā)光性質(zhì)良好的化合物進(jìn)行熒光性質(zhì)研究。根據(jù)化合物2(Eu),3(Tb)的不同發(fā)光性質(zhì),對(duì)金屬中心進(jìn)行修飾,摻雜不同比例的Eu~(3+)與Tb~(3+),制備得到4個(gè)具有相同結(jié)構(gòu)不同金屬中心的化合物6-9。隨著Tb~(3+)/Eu~(3+)逐漸增加,化合物在紫外燈下的顏色逐漸從紅光→綠光過渡,同時(shí)熒光光譜圖中Eu的特征發(fā)射峰向Tb的特征發(fā)射峰過渡。同樣通過測(cè)試這4個(gè)化合物的熒光壽命與量子產(chǎn)率說明它們的熒光性質(zhì)變化規(guī)律。
[Abstract]:Metal Organic frameworks have attracted great attention of scientists as new porous materials in recent 20 years. These compounds focus on metal ions or clusters and organic ligands are extended skeletons. A topological structure with special pores is constructed by regular arrangement. And in light, electricity, magnetism, adsorption, gas storage, separation, The lanthanide metal MOFsLn-MOFs have excellent optical properties, such as fluorescence tuning, light-emitting diodes, ion or molecular detection, photonic devices, color screens, fluorescence sensing, etc. Biosensor has a wide range of applications. These applications are of great significance to the increasingly popular electronic and biological technologies for interdisciplinary research. Lanthanide metals are oxygenophilic and easy to coordinate with O atoms. Therefore, O atoms that can be coordinated, such as N heterocyclic ligands containing carboxylic groups, are selected as ligands of Ln-MOFs to improve the luminescence intensity of lanthanide metals. In this paper, we select the appropriate ligand 2m2hpyridine-5pyridyl-dipyridine-dicarboxylic acid bpydcr, and make use of lanthanide metal salts by solvothermal method to prepare five compounds [Ln_2(bpydc)_3(DMA)_2] 路2DMANU / Sm2Tb3CU, [Sm2bpydctctch2h2h2O3] 路2DMF4, [Sm2bpydccncnm2DMA2H2O0.5)] 路1.5DMA5. among them, compounds 1-3 are called "T _ 2H _ 2O _ 2H _ 2O _ (2)". MOFs constructed by different lanthanide metals have different luminescence properties. Compound 4 is a kind of lanthanide metal with three dimensional rhombic pore MOFs constructed by nitrate and ligand. Compound 5 depends on the assistance of the second ligand to obtain a better crystal form. The metal ions in these five compounds are all coordinated with O atoms, except by adjusting the reaction temperature, pressure, acidity and alkalinity, etc. To realize the different coordination modes of metal ions with ligand or solvent molecules, and to construct MOFs with different pore structures, and by means of X-ray powder diffraction, thermogravimetric analysis, infrared spectroscopy, The five compounds were studied and analyzed by means of fluorescence spectra. A stable and excellent luminescent compound 2o EU) was selected as a probe for the detection of metal ions. Eight metal ions (Al~(3) were qualitatively detected in DMA solution containing 0.01mol / L LAlO3). The compound 2EU lost its original red light in the solution of DMA containing 0.01mol / L Alnion 3 (immersed in DMA and the concentration of metal ion was 10-3mol / L). The blue light is emitted; in the solution of DMA containing 0.01mol / L Fefen 3), the compound 2o EU) is hardly luminous. The fluorescence spectra show that these two fluorescence phenomena are observed. Because of the excellent optical properties of Ln-MOFs, The fluorescence properties of five compounds with stable selective properties and good luminescence properties were studied. The metal centers were modified according to the different luminescent properties of compound 2OU (3) Tb. Four compounds with the same structure and different metal centers were prepared by doping different ratios of Eu~(3) and Tb~(3. With the increase of Tb~(3 / EEU ~ (3), the color of the compounds gradually changed from red light to red light. 鈫扐t the same time, the characteristic emission peak of EU in the fluorescence spectrum is transferred to the characteristic emission peak of TB. The fluorescence lifetime and quantum yield of the four compounds are also measured to show the variation of their fluorescence properties.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O641.4

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