【摘要】：在過(guò)去的二十年中,金屬有機(jī)框架(MOFs)已經(jīng)引起了科學(xué)家們廣泛的關(guān)注,不僅僅是因?yàn)槠浞N類(lèi)繁多、美觀有趣的幾何結(jié)構(gòu),還由于它們?cè)跉怏w儲(chǔ)存/分離、催化、生物醫(yī)藥和傳感器材料等方面潛在的應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn),有機(jī)連接體的幾何形狀在MOFs維度形成和性能方面起到了主導(dǎo)性的作用。相較于純羧酸配體,含有羧基和氮雜環(huán)(吡唑、咪唑、四氮唑等)的雙功能配體,結(jié)合了羧基配位的靈活多樣性和氮唑配位的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,而且這兩種配位基團(tuán)都能與多種金屬離子組裝形成多樣化的框架結(jié)構(gòu)。然而與廣泛報(bào)道的基于羧酸配體或者氮唑配體的MOFs相比,有關(guān)氮唑-羧酸雙功能配位基元形成的MOFs的報(bào)道仍然較少,開(kāi)展相關(guān)MOFs的合成,并且深入分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及進(jìn)行功能研究具有重要的意義。在本論文中,作者選擇含有四氮唑和羧基雙功能配位基元的配體,4-(1H-四唑-5-基)苯甲酸(H_2tzba)和2-F-4-(1H-四唑-5-基)苯甲酸(F-H_2tzba)作為有機(jī)主配體,并且結(jié)合2,2'-聯(lián)吡啶(2,2′-bipyridine)和4,4'-聯(lián)吡啶(4,4′-bipyridine)輔助配體,通過(guò)溶劑熱合成法成功的構(gòu)筑了4例MOFs:[Zn_3(μ_3-OH)(tzba)_2(2,2'-bpy)(H_2O)]OH·DMF(1)、[Co_3(tzba)_2(4,4′-bpy)_3(F)_2]·DMF·2H_2O·C_2H_5OH(2)、[(CH_3)_2NH_2]_(0.5)[Zn_(1.5)(μ_3-O)_(0.5)(tzba)_(1.25)(4,4'-bpy)_(0.25)(μ_2-H_2O)_(0.5)]·DMF(3)、[(CH_3)_2NH_2]_(0.5)[Zn_(1.5)(μ_3-O)_(0.5)(F-tzba)_(1.25)(4,4'-bpy)_(0.25)(μ_2-H_2O)_(0.5)]·DMF(4)。作者使用X-射線單晶衍射對(duì)配合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定,重點(diǎn)研究了配合物的吸附、分離以及發(fā)光性質(zhì)。配合物1含有新穎的六核簇Zn_6(μ_3-OH)_2(μ_2-H_2O)_2(COO)_4(N_4C)_2,且由于螯合2,2'-bpy端基配體的作用而形成了一種二維網(wǎng)格層,層和層之間進(jìn)一步堆積形成含有極性孔道的三維超分子框架,表現(xiàn)出對(duì)CO_2和CH_4顯著的選擇性吸附,在100 kPa,298 K條件下,CO_2濃度50%時(shí),CO_2/CH_4選擇性達(dá)到7.9;配合物2包含兩個(gè)類(lèi)似的線性金屬-四氮唑-鹵化物三核簇[Co_3(CN_4)_2(F_2)],4,4'-bpy作為柱子,形成了2重穿插、具有二維(2D)相交孔道的三維(3D)柔性網(wǎng)絡(luò)柱層狀穩(wěn)定結(jié)構(gòu),該框架揭示了與客體分子相關(guān)的可逆動(dòng)態(tài)靈活性,表現(xiàn)出對(duì)CO_2的S-形分步和選擇性開(kāi)門(mén)吸附效應(yīng),并對(duì)CO_2和CH_4的選擇性吸附以及CO_2的吸附機(jī)理進(jìn)行了深入探討。配合物3和4是基于冠狀六核簇[Zn_6(μ_3-O)_2(COO)_5(N_4C)_5(μ_2-H_2O)_2]所形成的兩例同構(gòu)的MOFs,它們是陰離子框架,含有八面體籠結(jié)構(gòu),并且具有較大的比表面積,對(duì)氣體CO_2/CH_4和有機(jī)染料MO~-/MB~+、MR~-/MB~+和AO~-/MB~+均表現(xiàn)出較好的選擇性吸附分離。分別對(duì)它們的粉末衍射(PXRD)、紅外(IR)、熱重(TGA)等進(jìn)行了表征,并依據(jù)其結(jié)構(gòu)對(duì)部分配合物的吸附、發(fā)光等性質(zhì)進(jìn)行了重點(diǎn)的研究。
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O641.4
【圖文】：

磁學(xué)等性能；同時(shí)有機(jī)配體的可修飾性，使得 MO和可調(diào)控性。這些優(yōu)勢(shì)使得 MOFs 材料在氣體存儲(chǔ)性能等方面具有廣闊的潛在應(yīng)用前景[3-6]，如圖 1.1

官能團(tuán)化的 Cu-MOF 1[10]，如圖 1.2。化合物中形成了菱形雙八面體籠籠中心的開(kāi)放 Cu(II)位點(diǎn)和由未配位的酮羰基基團(tuán)所修飾的通道。 比表面積是 1539 m2g-1并表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性。Cu-MOF1 在 273 K有較高吸附量(46.7wt%)，并且表現(xiàn)出對(duì)CO2/CH4, CO2/N2較好的吸附心形成開(kāi)放的 Cu(II)位點(diǎn)之外，在 Cu-MOF 1 中成功引入的極性酮羰性能的另一原因。

第一章 緒論因此，柔性、靈活的 MOFs 在氣體存儲(chǔ)分[19,20]。. Mahurin 課題組利用 1,2,3-benzotriazole-5-cZn3(btca)2(OH)2]·(guest)[21]，該配合物表現(xiàn)出效應(yīng)和多步吸附等溫線動(dòng)態(tài)吸附過(guò)程，對(duì) OF 材料能夠高度選擇性地吸附 CO2/N2，C框架之間的相互作用大小 CO2 N2/Ar/He計(jì)具有高吸附選擇性的材料。因此，這種 M和納米技術(shù)設(shè)備方面具有潛在應(yīng)用前景。

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本文編號(hào)：2789667