基于四羧酸配体的金属有机骨架化合物的合成及表征

摘要

金属有机骨架化合物(MOFs)是一种新型的多孔材料。它有许多优于传统材料的优点，比如高比表面积、可调的孔尺寸、结构多样性等等，使其在气体吸附与分离、荧光、药物运输等方面具有很大的潜在应用价值。MOFs化合物是由有机配体和单核、双核或多核的无机次级构筑单元连接而成的，所以设计合成带有不同官能团（如羧酸基、硝基、磺酸基等）的有机配体或者选择不同的中心金属可以在一定程度上实现MOFs化合物的定向合成，并赋予其各种不同的功能。
　　本研究主要内容包括：⑴以三聚氯氰、5-氨基间苯二甲酸（2-氨基对苯二甲酸）和哌嗪为原料，设计合成了三个取代基位置或者取代基不同的四羧酸半刚性配体2,2'-((6-chloro-1,3,5-triazine-2,4-diyl) bis(azanediyl)) diterephthalic acid(H4La)、5,5'-((6-chloro-1,3,5-triazine-3,4-diyl)bis(azanediyl)) diisophthalic acid(H4Lb)和2,2'-((6-(piperazin-1-yl)-1,3,5-triazine-2,4-diyl) bis(azanediyl)) diterephthalic acid(H4Lc)，并对它们进行了分析和表征。⑵利用这三个配体和过渡金属离子进行自组装反应，成功得到了一系列新的MOFs化合物。其中，基于H4La的有1个MOFs化合物[Cd2La(H2O)2]·2.5DMSO·2H2O(1);基于H4Lb的有2个MOFs化合物:[Cd2Lb(H2O)2DMF]·7DMF·H2O(2)和(H3O)[Cd4.5(Lb，)2(H2O)3]·13.5DMSO(3);基于H4Lc的有1个MOFs化合物(Me2NH2)5[Zn6(μ3-SO4)4(HLc)3]·10DMF·3H2O(4)。化合物1是(3，3)-连接的2D中性框架，具有fes的拓扑结构;化合物2是三重穿插的3D中性框架，具有(3，3)-连接的lvt-a拓扑结构;化合物3是3D阴离子框架，具有新的还未报道的拓扑结构;4是一个通过4-连接的Lc3-和4-连接的{Zn3(SO4)2(CO2)6} MBB自组装形成的半双墙结构的3D化合物，具有pts拓扑结构。该化合物对碘单质表现出了可逆吸附性能，每个结构单元可以负载2.2个I2。将装载碘单质的化合物浸泡在乙醇中，碘逐渐被释放出来，其脱附速率符合线性方程y=0.0016x+0.712。此外，将硝基苯、α-硝基萘、对硝基甲苯、对硝基溴苯和地乐酚加入到化合物4的DMF悬浊液中，它的荧光强度明显降低，这表明化合物4对这几种物质具有荧光识别作用。其中对α-硝基萘和地乐酚的识别作用最好，其Ksv常数分别达到803.8668和4125.8198。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 金属有机骨架化合物

1．1．1 无机次级构筑单元

1．1．2 有机配体

1．2 MOFs化合物的合成方法

1．2．1 挥发法

1．2．2 水热和溶剂热法

1．2．3 扩散法

1．2．4 其它合成方法

1．3 金属有机骨架化合物的应用

1．3．1 碘单质的吸附与释放

1．3．2 发光性质

1．4 选题依据及意义

2 基于四羧酸配体H4La和H4Lb的MOFs化合物的研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 表征方法

2．2．3 配体H4La和H4Lb的合成

2．2．4 化合物1、2和3的合成

2．2．5 晶体结构测定方法与精修

2．3 结果与讨论

2．3．1 合成讨论

2．3．2 晶体结构分析

2．3．3 化合物1、2和3的PXRD与TGA分析

2．3．4 化合物1的荧光分析

2．4 本章小结

3 基于四羧酸配体H4Lc的MOFs化合物的研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂

3．2．2 表征方法

3．2．3 配体H4Lc的合成

3．2．4 化合物4的合成

3．2．5 晶体结构测定方法与精修

3．3 结果与讨论

3．3．1 合成讨论

3．3．2 晶体结构分析

3．3．3 化合物4的碘富集和释放分析

3．3．4 化合物4的PXRD与TGA分析

3．3．5 化合物4对芳香硝基化合物的识别分析

3．4 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢