过渡金属配位聚合物的合成、性质及金属离子调控IRMOF3-sal的发光性质研究

论文摘要

金属-有机框架化合物（Metal-Organic Frameworks, MOFs）是一种多孔的晶体材料,由于其具有高的比表面积、规则的孔道结构和可功能化等特点而倍受关注。MOFs在气体吸附、分离及催化等方面表现出良好的应用前景。最近,作为一种实用性的方法,MOFs的后合成修饰（PSM）可以将许多有效的官能团引入到MOFs骨架中。本论文采用V型有机配体合成出3种配位聚合物,并对所合成的化合物进行了荧光等性质的研究；同时研究了配位共价修饰的IRMOF3-sal的发光性质。1.采用V型有机配体分别在水热和混合溶剂热条件下合成了三个过渡金属配位聚合物。用红外光谱、元素分析、热重分析等对其进行了表征,对部分化合物研究了它的热稳定性、光谱性质等。研究结果表明,化合物1,2具有较高的热稳定性,并且是一种良好的潜在固态荧光材料。化合物1对Cu2+具有特殊的响应,为开发新的离子探针提供了一定的参考。2.通过后合成修饰将水杨醛（salicylaldehyde,sal）锚装在金属-有机框架化合物IRMOF-3上得到IRMOF3-sal,捕获不同金属离子得到一系列化合物—IRMOF3-Msal（M=Mg, Zn, Co, Cd, Ni, Eu, Nd, Pr, Tb）;采用红外光谱、元素分析和XRD对其进行表征,并对其荧光性质进行了对比研究。结果表明,IRMOF3-Msal的荧光峰均发生较大蓝移,并且IRMOF3-Mgsal的荧光强度最强。3.通过采用不同乙酰丙酮盐对IRMOF3-sal进行配位共价修饰,研究了IRMOF3-Msal荧光峰位置及强度的变化,结果显示IRMOF3-Msal荧光峰都发生不同程度的蓝移,但荧光强度变化幅度不如与用硝酸盐修饰过的IRMOF3-sal的大。该研究结果为MOFs的配位共价修饰提供了有力的实验依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 概述
• 1.2 金属-有机框架化合物的简介
• 1.2.1 IRMOFs系列
• 1.2.2 ZIFs系列
• 1.2.3 MILs系列
• 1.2.4 CPL系列
• 1.2.5 PCN系列
• 1.3 金属-有机骨架化合物的应用
• 1.3.1 光学性能
• 1.3.2 手性拆分及不对称催化
• 1.3.3 分子磁体
• 1.3.4 非均相催化
• 1.3.5 储氢
• 1.3.6 选择性吸附与气体分离
• 1.4 金属-有机框架化合物的后修饰合成（PSM）
• 1.4.1 PSM定义
• 1.4.2 PSM所需的条件
• 1.5 开展本课题的意义及内容
• 第2章 以V型芳香二羧酸构筑的金属-有机配位聚合物的合成及性质研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂和仪器
• 2.2.2 有机配体L-1的合成
• 2.2.3 第二配体1,4-二咪唑丁烷（bbi）的合成
• 2.2.4 化合物1的合成
• 2.2.5 化合物2的合成
• 2.2.6 化合物3的合成
• 2.2.7 化合物2,3浸泡样的制备
• 2.2.8 固态荧光光谱的测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 化合物1、2、3的红外光谱及元素分析
• 2.3.2 粉末X射线衍射
• 2.3.3 热重分析
• 2.3.4 三种化合物的固态荧光光谱
• 2.3.5 不同金属离子对化合物1荧光强度的影响
• 2.3.6 不同金属离子对化合物2荧光强度的影响
• 2+对化合物1荧光的影响'>2.3.7 不同浓度Cu²⁺对化合物1荧光的影响
• 2.4 结论
• 第3章 金属离子调控IRMOF3-sal的发光性质研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂
• 3.2.2 主要仪器
• 3.2.3 IRMOF-3的合成
• 3.2.4 IRMOF3-sal的合成
• sal（M=Mg,Zn,Co,Cd,Ni,Eu,Nd,Pr,Tb）的合成'>3.2.5 IRMOF3-M_sal（M=Mg,Zn,Co,Cd,Ni,Eu,Nd,Pr,Tb）的合成
• 3.2.6 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 粉末X射线衍射
• sal的荧光光谱比较'>3.3.2 IRMOF-3、IRMOF3-sal和IRMOF3-Mg_sal的荧光光谱比较
• sal和IRMOF-3的荧光光谱分析'>3.3.3 IRMOF3-M_sal和IRMOF-3的荧光光谱分析
• 2+、Zn²⁺对IRMOF3-sal荧光强度的影响'>3.3.4 不同浓度的Mg²⁺、Zn²⁺对IRMOF3-sal荧光强度的影响
• 2+、Tb³⁺对IRMOF3-sal荧光强度的影响'>3.3.5 不同浓度的Co²⁺、Tb³⁺对IRMOF3-sal荧光强度的影响
• sal的元素分析'>3.3.6 IRMOF3-M_sal的元素分析
• 3.4 结论
• 第4章 IRMOF3-sal配位共价修饰及荧光性质
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要仪器
• 4.2.2 实验中所用试剂
• 4.2.3 IRMOF3-sal的合成
• sal（M=Mg,Zn,Ni,Pr）的合成'>4.2.4 IRMOF3-M_sal（M=Mg,Zn,Ni,Pr）的合成
• 4.2.5 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• sal在紫外灯下的发光'>4.3.1 IRMOF-3、IRMOF3-sal和IRMOF3-Mg_sal在紫外灯下的发光
• sal的荧光光谱分析'>4.3.2 IRMOF3-M_sal的荧光光谱分析
• sal的元素分析'>4.3.3 IRMOF3-M_sal的元素分析
• 4.4 结论
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间的研究成果