發(fā)光金屬-有機(jī)框架薄膜的制備及其氣體熒光傳感性能研究
發(fā)布時(shí)間：2022-01-21 16:33
發(fā)光金屬-有機(jī)框架材料（MOFs）因在熒光傳感和發(fā)光器件中巨大的應(yīng)用前景而備受關(guān)注。由于金屬-有機(jī)框架材料功能單元和修飾方法眾多,為框架結(jié)構(gòu)的功能設(shè)計(jì)提供了諸多可能,易于實(shí)現(xiàn)對(duì)各類離子和小分子的特異性熒光檢測(cè)。然而,當(dāng)前的研究大多數(shù)只能做到利用粉末樣品進(jìn)行熒光傳感,這嚴(yán)重限制了MOFs的實(shí)際應(yīng)用。MOFs傳感材料的實(shí)用化則極度依賴于薄膜制備技術(shù)的發(fā)展,特別是在氣體傳感領(lǐng)域,薄膜具有攜帶方便、可承受氣體吹掃、與待測(cè)氣體接觸面積大等不可替代的優(yōu)點(diǎn)。在本文中,我們開發(fā)了原位二次生長(zhǎng)法、基底自發(fā)氧化法等方法制備了多種MOF薄膜,豐富了MOF薄膜的制備方法。并通過后修飾、配體設(shè)計(jì)等方式引入了發(fā)光基團(tuán)與氣體響應(yīng)位點(diǎn),制備出發(fā)光MOF薄膜。在此基礎(chǔ)上,探索了新型氣體熒光檢測(cè)機(jī)理,開發(fā)了基于發(fā)光MOF薄膜的高選擇性和快速響應(yīng)的氣體熒光探針。以α-Al2O3陶瓷片為基底,1,2,4-苯三甲酸為有機(jī)配體,采用溶劑熱法與銦離子原位合成了MIL-124（In）薄膜。采用銪離子后修飾MIL-124（In）薄膜中的裸露羧基,獲得了具有發(fā)光性能的MIL-124（In）@E...
【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：151 頁
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
金屬-有機(jī)框架材料結(jié)構(gòu)示意圖
常見的SBUsFigure1.2GraphicillustrationofcommonSBUswithinMOFs.
浙江大學(xué)博士學(xué)位論文4圖1.3IRMOF-1至IRMOF-16的晶體結(jié)構(gòu)示意圖（藍(lán)色為Zn4O次級(jí)建構(gòu)單元，黃色為孔道直徑球）Figure1.3IRMOFseries1-16illustratingthenodalZn4Ocluster,(zinctetrahedrainblue)bridgedbydicarboxlyatelinkersexhibitingincreasingporevolumethroughouttheseries(yellow).針對(duì)有機(jī)配體的后修飾方法有很多，常用的方法主要包括配體交換法、有機(jī)合成法、離子配位法等。Cohen等人研究了剛性MOFs中的配體交換，包括MIL-53，MIL-68，UiO-66和ZIF-71。通過溶劑輔助配體交換，在含有MIL-53-Br和MIL-53-NH2的混合溶液中，得到了含有混合配體的晶體，MIL-53-Br/NH2，這一規(guī)律在MIL-68，UiO-66和ZIF-71中也得以體現(xiàn)[31]。配體交換法一般適用于將長(zhǎng)度類似、形狀相近的配體不飽和地替換框架上的配體，從而實(shí)現(xiàn)雙配體的MOFs。有機(jī)合成法一般通過有機(jī)反應(yīng)為框架配體接上新的基團(tuán)，對(duì)MOFs的穩(wěn)定性有一定地要求。Qian等利用MOF-867配體上的裸露的氮位點(diǎn)，通過有機(jī)反應(yīng)使得該位點(diǎn)轉(zhuǎn)化為N+-CH3，實(shí)現(xiàn)框架的離子化[32]。Rosi等通過縮合反應(yīng)，在MOF-1114(Yb)的配體上的氨基接上芳香醛，擴(kuò)展了π共軛結(jié)構(gòu)。離子配位法是通過MOF配體上帶有的未配位的羧基或氮原子，通過浸泡在含有金屬離子或金屬離子化合物的溶液中實(shí)現(xiàn)配位，將具有特定功能的金屬離子引入到框架中，如引入稀土離子實(shí)現(xiàn)發(fā)光[33-36]，引入過渡族離子或貴金屬化合物實(shí)現(xiàn)催化[37-39]，引入金屬離子調(diào)節(jié)孔道尺寸[40]等。1.1.1.3客體分子MOFs的多孔結(jié)構(gòu)極大地提升了這種材料的設(shè)計(jì)空間，也是這種材料方興未艾的重要原因。存在于MOFs的孔道內(nèi)的物質(zhì)稱為客體分子，根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能不同，客體分子包括金屬離子、有機(jī)小分子以及量子點(diǎn)等。根據(jù)客體分子與框架的作用方式不同，引
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]配體改變法調(diào)控MOFs薄膜的光學(xué)性質(zhì)（英文）[J]. 殷文昌,陶呈安,王芳,黃堅(jiān),曲天良,王建方. Science China Materials. 2018(03)
本文編號(hào)：3600607
【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：151 頁
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
金屬-有機(jī)框架材料結(jié)構(gòu)示意圖
常見的SBUsFigure1.2GraphicillustrationofcommonSBUswithinMOFs.
浙江大學(xué)博士學(xué)位論文4圖1.3IRMOF-1至IRMOF-16的晶體結(jié)構(gòu)示意圖（藍(lán)色為Zn4O次級(jí)建構(gòu)單元，黃色為孔道直徑球）Figure1.3IRMOFseries1-16illustratingthenodalZn4Ocluster,(zinctetrahedrainblue)bridgedbydicarboxlyatelinkersexhibitingincreasingporevolumethroughouttheseries(yellow).針對(duì)有機(jī)配體的后修飾方法有很多，常用的方法主要包括配體交換法、有機(jī)合成法、離子配位法等。Cohen等人研究了剛性MOFs中的配體交換，包括MIL-53，MIL-68，UiO-66和ZIF-71。通過溶劑輔助配體交換，在含有MIL-53-Br和MIL-53-NH2的混合溶液中，得到了含有混合配體的晶體，MIL-53-Br/NH2，這一規(guī)律在MIL-68，UiO-66和ZIF-71中也得以體現(xiàn)[31]。配體交換法一般適用于將長(zhǎng)度類似、形狀相近的配體不飽和地替換框架上的配體，從而實(shí)現(xiàn)雙配體的MOFs。有機(jī)合成法一般通過有機(jī)反應(yīng)為框架配體接上新的基團(tuán)，對(duì)MOFs的穩(wěn)定性有一定地要求。Qian等利用MOF-867配體上的裸露的氮位點(diǎn)，通過有機(jī)反應(yīng)使得該位點(diǎn)轉(zhuǎn)化為N+-CH3，實(shí)現(xiàn)框架的離子化[32]。Rosi等通過縮合反應(yīng)，在MOF-1114(Yb)的配體上的氨基接上芳香醛，擴(kuò)展了π共軛結(jié)構(gòu)。離子配位法是通過MOF配體上帶有的未配位的羧基或氮原子，通過浸泡在含有金屬離子或金屬離子化合物的溶液中實(shí)現(xiàn)配位，將具有特定功能的金屬離子引入到框架中，如引入稀土離子實(shí)現(xiàn)發(fā)光[33-36]，引入過渡族離子或貴金屬化合物實(shí)現(xiàn)催化[37-39]，引入金屬離子調(diào)節(jié)孔道尺寸[40]等。1.1.1.3客體分子MOFs的多孔結(jié)構(gòu)極大地提升了這種材料的設(shè)計(jì)空間，也是這種材料方興未艾的重要原因。存在于MOFs的孔道內(nèi)的物質(zhì)稱為客體分子，根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能不同，客體分子包括金屬離子、有機(jī)小分子以及量子點(diǎn)等。根據(jù)客體分子與框架的作用方式不同，引
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]配體改變法調(diào)控MOFs薄膜的光學(xué)性質(zhì)（英文）[J]. 殷文昌,陶呈安,王芳,黃堅(jiān),曲天良,王建方. Science China Materials. 2018(03)
本文編號(hào)：3600607
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