利用正交法合成配位聚合物材料以及合成条件对甲酸配位聚合物结构的影响

论文摘要

金属有机骨架（MOFs）材料目前引起人们的广泛关注,在催化、光、电、磁、气体的储存和分离方面都具有潜在的应用前景。本论文是基于对苯二酸,富马酸,甲酸三种羧酸配体的MOF材料的合成、表征工作。MOF合成工作中存在有大量的条件筛选和摸索工作,而正交试验设计方法就是一个有效研究各因素对结果影响的方法,广泛应用在各个领域,但在无机化学领域极少,没有在MOF领域被应用。在本论文中我们用实例表现了这种试验方法在寻找实验条件的有效性,这是本论文第二章的工作。包括两个例子。第一个例子的背景是有人用昂贵的N,N-二乙基甲酰胺（DEF）作为溶剂,用硝酸锌和富马酸合成了和MOF-5结构类型相同的A(A=Zn4O（FMA）3,储氢性能很好。本文中我们尝试利用正交设计使用廉价的N,N-二甲基甲酰胺（DMF）作为溶剂同样合成出A,结果是A没有得到,但得到一个新相,晶体表观很好,但衍射点弱。正交设计实验用9个实验也表明了各条件对晶体形貌的影响趋势。在第二个例子中,我们利用廉价的N-甲基吡咯烷酮（NMP）, H2BDC为配体,用正交试验设计在10个反应中得到一个新的锌的层状化合物Zn（BDC）（NMP） （1）,热力学稳定性很好（210℃）,除去配位的NMP,仍不塌陷,且具有很强的荧光。在第三章我们做了新型甲酸MOF的合成和表征工作。共合成了四种化合物,2种已知的,2种未知的,用粉末XRD对他们进行了表征。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 配位聚合物的发展与应用
• 1.2 正交实验设计
• 1.3 甲酸型配位聚合物的研究现状
• 1.4 本课题的研究内容和意义
• 第2章 利用正交法合成配位聚合物材料
• 2.1 基于富马酸与锌配位聚合物的合成
• 2.1.1 实验方法
• 2.1.1.1 试剂及仪器
• 2.1.1.2 配合物的合成
• 2.1.2 实验结果与讨论
• 2.1.2.1 正交设计方法确定最佳反应条件
• 2.1.2.2 器壁对合成产物的影响
• 2.1.2.3 水对合成产物的影响
• 2.1.2.4 温度的影响
• 2.1.3 小结
• 2.2 配位聚合物Zn（BDC）（NMP）的合成、结构和表征
• 2.2.1 实验方法
• 2.2.1.1 试剂及仪器
• 2.2.1.2 配合物的合成
• 2.2.2 实验结果与讨论
• 2.2.2.1 正交设计分析
• 2.2.2.2 Zn（BDC）（NMP）的结构
• 2.2.2.3 热重分析
• 2.2.2.4 荧光光谱
• 2.2.2.5 红外光谱
• 2.2.3 小结
• 2.3 本章小结
• 第3章 甲酸配体合成新型MOF材料
• 3.1 配合物Zn（HCO2）3（C2H8N）的合成及表征
• 3.1.1 试剂及仪器
• 3.1.2 配合物的合成
• 3.2 实验结果与讨论
• 2）₃（C₂H₈N）的谱图分析'>3.2.1 Zn（HCO₂）₃（C₂H₈N）的谱图分析
• 2）₃（C₂H₈N）的结构'>3.2.2 Zn（HCO₂）₃（C₂H₈N）的结构
• 3.2.3 热重分析
• 3.3 小结
• 2）₃（C₂H₈N）'>3.4 用甲酸配体直接合成化合物Zn（HCO₂）₃（C₂H₈N）
• 3.4.1 实验部分
• 3.4.1.1 实验试剂及仪器
• 3.4.1.2 配合物的合成
• 3.4.2 结果与讨论
• 2+离子合成MOF研究'>3.5 甲酸配体与Mg²⁺离子合成MOF研究
• 3.5.1 实验部分
• 3.5.1.1 实验试剂及仪器
• 3.5.1.2 配合物的合成
• 3.6 本章小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间待发表的论文