陶玉芳:基于三羧酸配体构筑的金属有机骨架材料的合成及荧光性能研究论文

陶玉芳:基于三羧酸配体构筑的金属有机骨架材料的合成及荧光性能研究论文

本文主要研究内容

作者陶玉芳(2019)在《基于三羧酸配体构筑的金属有机骨架材料的合成及荧光性能研究》一文中研究指出:金属有机骨架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)材料作为一种新型多孔无机有机杂化材料备受广大研究者的关注。它们具有多样的骨架结构和丰富的孔性,因此可作为主体去封装一些功能性纳米粒子,从而改善自身的化学性能。近年来,发光MOFs因具有较好的发光性能和独特的多孔结构,不仅在可调变发光和白光发射领域得到了广泛的应用,并且在荧光传感方面显示出超高的灵敏度和超强的选择性,以及传统的检测方法所无法媲美的效率高、成本低、响应快等优点。目前,设计、合成具有预期功能的MOFs仍是一项有吸引力且有挑战性的研究课题。众所周知,许多因素如有机配体种类、pH值、温度、溶剂、反应时间等会直接影响到MOFs的自组装过程。其中,有机配体对MOFs的最终结构的形成起着关键性作用,其形状、刚/柔性、对称性上的微小变化都会引起MOFs结构和性能上的改变。在各种各样的有机配体中,三羧酸配体因具有多种配位模式,有利于构筑结构丰富和孔性多样的MOFs,而受到人们的密切关注。在本论文中,我们选择具有较强配位能力的三羧酸,3-(3,5-二羧基苯甲氧基)苯甲酸(H3L1)和4-(5-羧基吡啶)-2-间苯二甲酸(H3L2)作为有机配体与镧系金属离子和Zn2+、Cd2+金属离子自组装,在溶剂热条件下,合成出9个新型发光MOFs并对它们进行了结构分析和性质表征,并探究了它们的荧光传感和发光性能。主要研究成果如下:1.利用3-(3,5-二羧基苯甲氧基)苯甲酸(H3L1)配体与Ln(NO3)3成功合成了3个新型Ln-MOFs,[Ln(L1)(H2O)]·1.5H2O(Ln=Eu 1、Tb 2、Gd 3)。化合物1-3是同构的,具有一维(1D)四角形孔道的3D骨架。在水溶液中,化合物1的活化产物(1A)可以作为探测acetone、Fe3+、Cr2O72-和4-硝基苯酚(4-NP)的多功能荧光传感器,并可循环使用至少五次,其检测限分别为0.0704 vol%,0.87μmol L-1,1.25μmol L-1和0.92μmol L-1。而且,1A显示出较宽的pH荧光响应能力。由于化合物1-3是同构的,通过调整不同Ln3+离子的掺杂摩尔比,我们还设计并合成出新型的Eu/Tb、Eu/Gd双金属、Eu/Tb/Gd三金属掺杂的Ln-MOFs。在相同的激发波长下,Eux/Tb1-x-MOFs可以实现从绿色、黄色、橙色到红色的可调变发光。化合物Eu0.033Gd0.967-MOF-4和化合物Eu0.035Tb0.005Gd0.96-MOF-5实现了白光发射,CIE色度坐标分别为(0.34,0.31)和(0.32,0.34),这与理想白光坐标(0.33,0.33)非常接近。2.在引入辅助配体4,4’-bipy条件下,将H3L1配体与Zn2+离子自组装得到2D层状化合物[Zn2(L1)2(4,4’-bipy)2]·0.8H2O(6),而不加4,4’-bipy得到另一2D层状化合物[Zn4(μ3-OH)2(L1)2(H2O)2](7)。化合物6和7均可通过层间的π-π相互作用进一步连接形成3D超分子结构,而且都体现出较好的发光性能。另外,化合物6对Fe3+、MnO4-、Cr2O72-和硝基爆炸物的探测展现出较好的荧光响应能力,化合物7呈现出良好的检测Fe3+离子能力。3.利用4-(5-羧基吡啶)-2-间苯二甲酸(H3L2)配体与Cd2+离子配位,合成了两个新型的荧光MOFs,[Cd(HL2)]·0.8H2O(8)和[Cd3(L2)2]·3H2O(9)。其中,化合物8是2D层状结构,相邻的2D层进一步通过氢键连接,最终形成了3D超分子结构,化合物9具有(8,8)-连接的3D网状结构。之后,我们利用包裹策略,将具有优异光学性能的碳量子点(CDs)封装到化合物8和9晶体结构中制备出CDs@8和CDs+9,并向其中嵌入了Eu3+离子,最终形成了双发射的Eu3+/CDs@8和Eu3+/CDs+9荧光复合材料。这些新颖的复合材料对Fe3+离子、对硝基甲苯(p-NT)和2,4-二硝基苯酚(2,4-DNP)展现出良好的荧光传感能力。

Abstract

jin shu you ji gu jia (Metal-Organic Frameworks,MOFs)cai liao zuo wei yi chong xin xing duo kong mo ji you ji za hua cai liao bei shou an da yan jiu zhe de guan zhu 。ta men ju you duo yang de gu jia jie gou he feng fu de kong xing ,yin ci ke zuo wei zhu ti qu feng zhuang yi xie gong neng xing na mi li zi ,cong er gai shan zi shen de hua xue xing neng 。jin nian lai ,fa guang MOFsyin ju you jiao hao de fa guang xing neng he du te de duo kong jie gou ,bu jin zai ke diao bian fa guang he bai guang fa she ling yu de dao le an fan de ying yong ,bing ju zai ying guang chuan gan fang mian xian shi chu chao gao de ling min du he chao jiang de shua ze xing ,yi ji chuan tong de jian ce fang fa suo mo fa pi mei de xiao lv gao 、cheng ben di 、xiang ying kuai deng you dian 。mu qian ,she ji 、ge cheng ju you yu ji gong neng de MOFsreng shi yi xiang you xi yin li ju you tiao zhan xing de yan jiu ke ti 。zhong suo zhou zhi ,hu duo yin su ru you ji pei ti chong lei 、pHzhi 、wen du 、rong ji 、fan ying shi jian deng hui zhi jie ying xiang dao MOFsde zi zu zhuang guo cheng 。ji zhong ,you ji pei ti dui MOFsde zui zhong jie gou de xing cheng qi zhao guan jian xing zuo yong ,ji xing zhuang 、gang /rou xing 、dui chen xing shang de wei xiao bian hua dou hui yin qi MOFsjie gou he xing neng shang de gai bian 。zai ge chong ge yang de you ji pei ti zhong ,san suo suan pei ti yin ju you duo chong pei wei mo shi ,you li yu gou zhu jie gou feng fu he kong xing duo yang de MOFs,er shou dao ren men de mi qie guan zhu 。zai ben lun wen zhong ,wo men shua ze ju you jiao jiang pei wei neng li de san suo suan ,3-(3,5-er suo ji ben jia yang ji )ben jia suan (H3L1)he 4-(5-suo ji bi ding )-2-jian ben er jia suan (H3L2)zuo wei you ji pei ti yu lan ji jin shu li zi he Zn2+、Cd2+jin shu li zi zi zu zhuang ,zai rong ji re tiao jian xia ,ge cheng chu 9ge xin xing fa guang MOFsbing dui ta men jin hang le jie gou fen xi he xing zhi biao zheng ,bing tan jiu le ta men de ying guang chuan gan he fa guang xing neng 。zhu yao yan jiu cheng guo ru xia :1.li yong 3-(3,5-er suo ji ben jia yang ji )ben jia suan (H3L1)pei ti yu Ln(NO3)3cheng gong ge cheng le 3ge xin xing Ln-MOFs,[Ln(L1)(H2O)]·1.5H2O(Ln=Eu 1、Tb 2、Gd 3)。hua ge wu 1-3shi tong gou de ,ju you yi wei (1D)si jiao xing kong dao de 3Dgu jia 。zai shui rong ye zhong ,hua ge wu 1de huo hua chan wu (1A)ke yi zuo wei tan ce acetone、Fe3+、Cr2O72-he 4-xiao ji ben fen (4-NP)de duo gong neng ying guang chuan gan qi ,bing ke xun huan shi yong zhi shao wu ci ,ji jian ce xian fen bie wei 0.0704 vol%,0.87μmol L-1,1.25μmol L-1he 0.92μmol L-1。er ju ,1Axian shi chu jiao kuan de pHying guang xiang ying neng li 。you yu hua ge wu 1-3shi tong gou de ,tong guo diao zheng bu tong Ln3+li zi de can za ma er bi ,wo men hai she ji bing ge cheng chu xin xing de Eu/Tb、Eu/Gdshuang jin shu 、Eu/Tb/Gdsan jin shu can za de Ln-MOFs。zai xiang tong de ji fa bo chang xia ,Eux/Tb1-x-MOFske yi shi xian cong lu se 、huang se 、cheng se dao gong se de ke diao bian fa guang 。hua ge wu Eu0.033Gd0.967-MOF-4he hua ge wu Eu0.035Tb0.005Gd0.96-MOF-5shi xian le bai guang fa she ,CIEse du zuo biao fen bie wei (0.34,0.31)he (0.32,0.34),zhe yu li xiang bai guang zuo biao (0.33,0.33)fei chang jie jin 。2.zai yin ru fu zhu pei ti 4,4’-bipytiao jian xia ,jiang H3L1pei ti yu Zn2+li zi zi zu zhuang de dao 2Dceng zhuang hua ge wu [Zn2(L1)2(4,4’-bipy)2]·0.8H2O(6),er bu jia 4,4’-bipyde dao ling yi 2Dceng zhuang hua ge wu [Zn4(μ3-OH)2(L1)2(H2O)2](7)。hua ge wu 6he 7jun ke tong guo ceng jian de π-πxiang hu zuo yong jin yi bu lian jie xing cheng 3Dchao fen zi jie gou ,er ju dou ti xian chu jiao hao de fa guang xing neng 。ling wai ,hua ge wu 6dui Fe3+、MnO4-、Cr2O72-he xiao ji bao zha wu de tan ce zhan xian chu jiao hao de ying guang xiang ying neng li ,hua ge wu 7cheng xian chu liang hao de jian ce Fe3+li zi neng li 。3.li yong 4-(5-suo ji bi ding )-2-jian ben er jia suan (H3L2)pei ti yu Cd2+li zi pei wei ,ge cheng le liang ge xin xing de ying guang MOFs,[Cd(HL2)]·0.8H2O(8)he [Cd3(L2)2]·3H2O(9)。ji zhong ,hua ge wu 8shi 2Dceng zhuang jie gou ,xiang lin de 2Dceng jin yi bu tong guo qing jian lian jie ,zui zhong xing cheng le 3Dchao fen zi jie gou ,hua ge wu 9ju you (8,8)-lian jie de 3Dwang zhuang jie gou 。zhi hou ,wo men li yong bao guo ce lve ,jiang ju you you yi guang xue xing neng de tan liang zi dian (CDs)feng zhuang dao hua ge wu 8he 9jing ti jie gou zhong zhi bei chu CDs@8he CDs+9,bing xiang ji zhong qian ru le Eu3+li zi ,zui zhong xing cheng le shuang fa she de Eu3+/CDs@8he Eu3+/CDs+9ying guang fu ge cai liao 。zhe xie xin ying de fu ge cai liao dui Fe3+li zi 、dui xiao ji jia ben (p-NT)he 2,4-er xiao ji ben fen (2,4-DNP)zhan xian chu liang hao de ying guang chuan gan neng li 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自吉林大学的陶玉芳,发表于刊物吉林大学2019-06-25论文,是一篇关于发光金属有机骨架论文,白色发光论文,碳量子点论文,荧光传感论文,金属有机骨架复合材料论文,吉林大学2019-06-25论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自吉林大学2019-06-25论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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