本文選題：金屬-有機(jī)骨架　切入點(diǎn)：多孔配位聚合物　出處：《東北師范大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：我們所生活的環(huán)境周圍中充斥著形形色色的材料,它們不僅保障了我們的一切活動(dòng),同時(shí),它們的發(fā)展也推動(dòng)了整個(gè)社會的進(jìn)步。多孔配位聚合物(PCPs)或金屬—有機(jī)框架(MOFs)作為一類新型孔道材料,憑借著結(jié)構(gòu)性質(zhì)上的獨(dú)特優(yōu)勢成為了近十幾年來的研究熱點(diǎn)。經(jīng)過長期以及大量的研究發(fā)現(xiàn),PCPs/MOFs材料的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,涉及到了人類生活的方方面面,比如,它們可作為應(yīng)用于燃料電池的質(zhì)子傳導(dǎo)材料、存儲能源氣體的氣體吸附性材料、醫(yī)藥領(lǐng)域的藥物運(yùn)輸材料等等。在過去的十幾年里,該類材料的研究和發(fā)展勢如破竹,使得目前被報(bào)道的結(jié)構(gòu)不同的PCPs/MOFs材料種類數(shù)以千計(jì),顯然,再繼續(xù)對該類材料單純的進(jìn)行結(jié)構(gòu)研究已經(jīng)意義不大了。因此,針對PCPs/MOFs材料在實(shí)際生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用,我們首先最需要做的就是了解它的合成方法和最終得到的材料的結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系。其最終目的就是為了能更好的實(shí)現(xiàn)定向設(shè)計(jì)和合成具有特定功能的PCPs/MOFs材料。本文分別利用羧酸和氮雜環(huán)配體作為有機(jī)建筑單元與d10過渡金屬離子相鏈接,構(gòu)筑了六例新型PCPs/MOFs材料,并且分別對他們的酸堿穩(wěn)定性、固態(tài)熒光和質(zhì)子傳導(dǎo)的性質(zhì)展開研究,具體內(nèi)容如下所示:(一)在這部分中,我們采用水熱擴(kuò)散法,利用一種氮雜環(huán)配體tpy與Cd鹽構(gòu)筑了一例三維PCPs材料(PCP1)。經(jīng)過對它的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析可知,在PCP1結(jié)構(gòu)的c軸方向上存在一維的開放孔道,并且孔道中存在大量的客體水分子,利用這一特征,我們對它進(jìn)行了質(zhì)子傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)是在相對濕度為97%,變溫的條件下進(jìn)行的。并且在97%的相對濕度,95℃的條件下測得它的導(dǎo)電率為1.81×10-5 Scm-1。這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了在較高的濕度環(huán)境中PCP1具有一定的質(zhì)子傳導(dǎo)能力。另外,我們還發(fā)現(xiàn),PCP1的框架開始坍塌的溫度為410℃,并且在p H為2-13的范圍內(nèi)以及一些常見有機(jī)溶劑中,PCP1都能保持很好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,因此,可以綜合表述為PCP1存在很好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。[Cd_(0.5)(tpy)]·0.75H_2O(PCP1)tpy=2-(1H-1,2,4-Triazol-5-yl)pyrazine(二)我們利用氮雜多羧基配體(tda)分別和2,2′-聯(lián)吡啶與1,10-鄰菲羅啉運(yùn)用混合配體實(shí)驗(yàn)方案,利用溶劑熱方法,與Cd離子構(gòu)筑了兩例互為同構(gòu)的MOFs材料(MOF1和MOF2)。該兩例MOFs材料均是由一維鏈狀結(jié)構(gòu)通過多重的π-π堆積作用形成的三維的配位聚合物材料。我們對它們進(jìn)行了穩(wěn)定性的檢測實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明MOF1和MOF2在p H=2-12的范圍內(nèi)以及常見有機(jī)溶劑中可以保持很好的穩(wěn)定性,這顯示這兩例MOFs材料具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性。另外,通過熱重分析發(fā)現(xiàn),這兩個(gè)同構(gòu)的化合物在熱穩(wěn)定溫度上有較小的差別,對比它們的結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn),這個(gè)差別來自于第二配體之間所產(chǎn)生的π-π堆積作用。Cd(tda)(2,2′-Dipy) (MOF1)Cd(tda)(1,10-phen)(MOF2)tda=3,3'-(1H-1,2,4-triazole-3,5-diyl)dibenzoic acid2,2′-Dipy=2,2′-Dipyridyl1,10-phen=1,10-Phenanthroline monohydrate(三)我們選用一種三重對稱的三齒羧酸配體tcpb分別與Zn離子,Co離子和Cd離子利用溶劑熱合成的方法構(gòu)筑了三例MOFs材料。其中MOF5是具有三重互穿結(jié)構(gòu)的三維MOFs材料。另外兩例則都(MOF3與MOF4)是二維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),并且經(jīng)過結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)MOF3與MOF4為同構(gòu)結(jié)構(gòu)。我們對這三例MOFs材料進(jìn)行了固體熒光測試,發(fā)現(xiàn)其最大發(fā)射峰較純有機(jī)配體的固體熒光的最大發(fā)射峰都出現(xiàn)了較大的紅移現(xiàn)象。[Cd_(1.5)(tcpb)(DMF)(H_2O)] (MOF3)Co_(1.5)(tcpb)(DMF))2]·3DMF(MOF4)[Zn(Htcpb)(4,4'-bpy)_(0.5)]·1.5H_2O(MOF5)tcpb=1,3,5-tris(4-carbonylphenyloxy)benzene4,4'-bpy=4,4'-Dipyridyl
[Abstract]:The surrounding environment in which we live is filled with the materials of every hue, which not only ensure all activities, we at the same time, their development also promoted the progress of the whole society. Porous coordination polymer (PCPs) or metal organic framework (MOFs) as a new type of hole materials, with the unique advantages of structural properties which has become a research hotspot in recent years. After long-term research and found in large amount, application field of PCPs/MOFs material is very wide, involving all aspects of human life, for example, they can be used as proton conductive material used in fuel cells, gas adsorption materials stored energy gas, the field of medicine drug delivery materials and so on. In the past ten years, the research and development of this kind of materials like gangbusters, makes the structure currently being reported thousands of PCPs/MOFs materials of different kinds, obviously, Continue on this kind of materials are simple structure research has little significance. Therefore, the application of PCPs/MOFs material in the actual production and life, we first need to do is to understand the relationship between structure and properties of its synthetic methods and materials of the final. The final purpose is to realize the directional design the PCPs/MOFs has a specific function and synthetic material better. This paper uses carboxylic acid and heterocyclic ligands as unit of organic architecture and D10 transition metal ions are linked, constructed six cases of the new PCPs/MOFs material, and the pH stability of their research on properties of solid state fluorescence and proton conduction, the specific content is as follows: (a) in this part, we adopt the hot water diffusion method, using a Nitrogen Heterocyclic Ligands TPY and Cd to build a three-dimensional salt PCPs material (PCP1). After the The analysis of crystal structure, there are one-dimensional pores in the c direction on the PCP1 structure, and there are a large number of water molecules in the channels of the object, using this feature, we conducted a proton conducting experiment on it. The experiment is in the relative humidity of 97%, temperature conditions for relative humidity and in. 97%, the temperature of 95 DEG C measured its conductivity is 1.81 * 10-5 Scm-1. the experimental results show that in high humidity environment in PCP1 with proton conduction ability. In addition, we also found that the PCP1 framework began to collapse of the temperature is 410 DEG C, and in P H in the range of 2-13 and some of the common organic solvents, PCP1 can maintain good structural stability, therefore, can be expressed as PCP1.[Cd_ has excellent thermal and chemical stability of the (0.5) (TPY)] - 0.75H_2O (PCP1) tpy=2- (1H-1,2,4-Triazol-5-yl) pyrazine (two) we use the aza multicarboxyl ligand (TDA) and 2,2 '- bipyridine and Phenanthroline 1,10- using mixed ligand experiment, by solvothermal method, constructed the MOFs materials of two cases are isomorphic with Cd ions (MOF1 and MOF2). The two cases of MOFs materials are made one dimensional chain structure through multiple stacking interaction to form three-dimensional coordination polymer material. We conducted experiments of stability test for them, the experimental results show that MOF1 and MOF2 can keep good stability in the range of P and H=2-12 in common organic solvents, which showed that the two cases of MOFs with chemical materials good stability. In addition, found by thermogravimetric analysis, the isomorphism of two compounds have smaller differences in heat stable temperature, comparing their structures can be found, the difference generated by the second ligand stacking interaction between.Cd (TD A (2,2) -Dipy) (MOF1) Cd (TDA) (1,10-phen) (MOF2) tda=3,3'- (1H-1,2,4-triazole-3,5-diyl) dibenzoic acid2,2 '-Dipy=2,2' -Dipyridyl1,10-phen=1,10-Phenanthroline monohydrate (three) we selected three teeth ligands TCPB a three fold symmetry respectively with Zn ions, Co ions and Cd ions by solvothermal synthesis building three cases of MOFs. MOF5 is the material with three-dimensional MOFs material three interpenetrating structure. Another two cases were (MOF3 and MOF4) is a two-dimensional network structure, and through the structure analysis found that MOF3 and MOF4 are isomorphic structure. We carried out solid fluorescence test on three cases of the MOFs materials, find the maximum emission the solid fluorescence emission peak of the peak compared with the pure organic ligands are.[Cd_ redshift larger (1.5) (TCPB) (DMF) (H_2O)] (MOF3) Co_ (1.5) (TCPB) (DMF)) 2] 3DMF (MOF4) [Zn (Htcpb) (4,4'-bpy) (0.5 _)] 1.5H_2O (MOF5) tcpb=1,3,5-tris (4-carbonylphenyloxy) benzene4,4'-bpy=4,4'-Dipyridyl

【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O641.4

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本文編號：1647927