金属—有机配位聚合物[Cd（C6H4O2N）2（H2O）4]∞的表征与催化性能探索

论文摘要

多孔金属-有机配位聚合物（Metal-Organic Coordination Polymers-MOCPs）是一种新型功能材料,可通过其构件分子（金属离子和有机配体分子）的组合对孔穴大小、形状和表面特性进行调控,从而赋于它独特的结构和特性,在催化性能、分子识别、气体吸附、光学、磁性材料等方面具有诱人的发展前景。本文用低温水热合成法,用多齿羧酸配体异烟酸和Cd（Ⅱ）配位合成出[Cd（C6H4O2N）2（H2O）4]∞三维晶体并进行了表征:采用红外光谱法确认骨架中的有机官能团;用单晶X射线衍射分析法测定MOCPs的晶体结构,并确定其骨架的组成;通过低温氮气吸附等温线测定了其比表面积和孔径分布;以热重分析（TGA）和差热分析（DTA）测定材料骨架的热稳定性;测定了晶体的溶解性能;最后以亚甲基蓝为目标降解物,对[Cd（C6H4O2N）2（H2O）4]∞的光催化活性及亚甲基蓝的氧化动力学进行了探索。结果表明, [Cd（C6H4O2N）2（H2O）4]∞组成结构的各个基本结构单元是Cd（C6H4O2N）2（H2O）4;每个基本结构单元中,Cd处于一个稍微拉长的八面体的中心;各个结构单元之间通过O-H…O氢键连接,形成了无限伸展的具有层状结构的三维超分子体系;该晶体能耐热、耐酸碱及不溶于常见溶剂。对亚甲基蓝的降解表现出一定的光催化活性:在40℃、pH=8、MOCPs的用量为5mg/L和高压汞灯的照射下,亚甲基蓝光降解的反应速率常数为156s-1;反应的表观反应活化能为17.2kJ/mol。此外,本文还对[Cd（C6H4O2N）2（H2O）4]∞所具有的光催化活性的结构成因进行了分析。晶体中的配位中心Cd（Ⅱ）采用六配位形式,有比较多的空外层轨道可以发生电子跃迁,并且Cd（Ⅱ）除了与异烟酸配位以外,还与水分子进行了配位,经过适当的活化,脱去水分子就有更多的不饱和轨道,更容易发生电子跃迁。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 金属-有机配位聚合物的结构特征与合成
• 1.2.1 金属-有机配位聚合物的组成
• 1.2.2 金属-有机配位聚合物合成方法
• 1.2.3 金属-有机配位聚合物的结构特点
• 1.2.4 金属-有机配位聚合物的应用前景
• 1.3 催化性 MOCPs 结构特征
• 1.3.1 过渡金属作为配位催化剂的MOCPs 结构特征
• 1.3.2 具有酸碱催化环境的MOCPs 结构特征
• 1.4 催化性 MOCPs 的应用
• 1.5 本课题的研究意义和内容
• 6H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞的合成'>2 [CD（C₆H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞的合成
• 2.1 引言
• 2.2 MOCPs 的水热合成方法
• 2.2.1 实验药品及仪器
• 2.2.2 MOCPs 的合成
• 2.3 MOCPs 的性能与结构表征
• 2.3.1 红外光谱分析
• 2.3.2 单晶XRD 分析
• 2.3.3 热重与差热分析
• 2.3.4 溶解特性测试
• 6H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞的低温N₂吸附等温线'>2.3.5 [Cd（C₆H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞的低温N₂吸附等温线
• 6H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞的脱附动力学曲线'>2.3.6 [Cd（C₆H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞的脱附动力学曲线
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 配位聚合物中的配体
• 6H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞的骨架官能团'>2.4.2 [Cd（C₆H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞的骨架官能团
• 6H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞的晶体结构'>2.4.3 [Cd（C₆H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞的晶体结构
• 6H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞的热稳定性'>2.4.4 [Cd（C₆H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞的热稳定性
• 2.4.5 MOCPs 溶解特性
• 6H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞的比表面积及孔径分布'>2.4.6 [Cd（C₆H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞的比表面积及孔径分布
• 6H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞的低温N₂吸附等温线'>2.4.7 [Cd（C₆H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞的低温N₂吸附等温线
• 6H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞的脱附动力学参数'>2.4.8 [Cd（C₆H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞的脱附动力学参数
• 2.5 本章小结
• 6H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞催化性能探索'>3 [CD（C₆H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞催化性能探索
• 3.1 引言
• 3.2 有机物的光降解
• 3.2.1 有机物的光降解机理
• 3.2.2 光催化降解有机物的动力学
• 3.2.3 亚甲基蓝光催化脱色反应机理
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 仪器与材料
• 3.3.2 实验方法
• 3.4 结果与讨论
• 6H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞的光催化活性'>3.4.1 [Cd（C₆H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞的光催化活性
• 6H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞光催化性能的因素'>3.4.2 影响[Cd（C₆H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞光催化性能的因素
• 6H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞光催化亚甲基蓝的动力学'>3.4.3 [Cd（C₆H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞光催化亚甲基蓝的动力学
• 6H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞光催化亚甲基蓝的反应机理'>3.4.4 [Cd（C₆H₄O₂N）₂（H₂O）₄]_∞光催化亚甲基蓝的反应机理
• 3.5 本章小结
• 4 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录