本文主要研究内容
作者周蕾（2019）在《基于多核金属簇的异烟酸基金属有机框架多功能材料的构筑及性能研究》一文中研究指出：上世纪90年代中期,多孔金属有机框架材料（MOFs）首次被发现,近二十年来在许多研究者的推动下飞速发展。MOFs是由金属离子和有机配体通过配位键自组装形成的框架材料,由于其具有高比表面积、孔结构可调、易功能化等特点,广泛应用于光学、电学、磁学、化学传感、催化和生物医药等领域,成为极具潜力的多功能材料。近来研究表明,使用构型独特的多核金属簇作为次级构筑单元（SBU）,既可以为构筑的MOF材料带来更多功能性,又能够利用高核簇的特点防止框架的互穿以得到更大的孔体积和热稳定性。因此,多核金属簇基MOF成为了这个领域的研究热点。为了研究基于多核金属簇基MOF的构筑、结构及相关性能,本论文选择异烟酸作为有机配体,在溶剂热的条件下合成了一系列基于不同构型且性能优异SBUs（三角形、二聚三角形、三角形聚集的1D链、平面四边形、立方烷型和大环型）的MOFs。我们详细研究了配体的配位特点和配合物结构的影响因素,并进一步探究了化合物的磁性、气体吸附与分离以及MOF衍生材料的电化学性能等。结果表明:异烟酸作为典型的半刚性多齿配体,在溶剂热反应中倾向于“捕获”多个金属离子,形成簇基多孔MOFs框架结构。主要内容如下:（1）利用SBU电荷控制策略成功地构筑了两种基于三角形SBU的中性/阳离子MOFs,[Mn3（μ3-OH）（in）4（CH3COO）（H2O）]·H2O（1）和[Co3（μ3-OH）（in）4（DMA）2（H2O）]-ClO4·DMA·3H2O（2）,它们具有相同的hex拓扑结构且框架的电荷受到抗衡离子、溶剂和金属中心的协同控制。去溶剂化的2骨架的Langmuir表面积为839 m2g-1,对N2、CO2和H2的吸附能力比1更强,这可能是由于2属于阳离子骨架,比中性的1具有更大的有效孔径和稳定性。磁性研究表明,化合物1和2中均存在反铁磁行为。以上结果说明,本章工作中所使用的SBU电荷控制概念可以成为构建多孔中性和阳离子骨架的有效策略。（2）基于对三角形SBU的研究基础,我们利用平面Co6簇SBU和交替的Mn6 1D链SBU,合成了两种基于异烟酸的高连接3D MOFs,化合物（CH3）2NH2[Co6II（μ3-OH）2（in）6（HCOO）3（NO3）2]·4DMF（3）和[Mn6II（μ3-OH）2（in）6（CH3COO）4]·2H2O（4）。它们都包含一个三角形M3II（OH）单元,由稀有的syn,anti,syn,anti-和syn,syn,anti-甲酸或乙酸阴离子共配体连接到相邻的三角形单元,形成新颖的六核簇或1D链SBUs。这些SBUs分别与9或10个异烟酸配位,形成两种不同的框架。化合物4具有非常高的水稳定性,且3和4都具有良好的热稳定性。磁性研究表明,化合物3表现出反铁磁行为,化合物4具有自旋倾斜的反铁磁行为。（3）通过阴离子模板法制备了两种新型3D钴基MOFs,[Co4（CH3COO）（in）5（μ3-OH）2]·2H2O（5）和[Co4（SO4）2（in）4（DMF）2]·3DMF（6）。化合物5由稀有的奇数连接（9-连接）立方烷类SBU组成,而化合物6由8-连接的高对称方形共平面簇组成。磁性研究表明,化合物5表现出自旋倾斜的反铁磁有序行为,化合物6存在反铁磁行为。在273 K,1 bar下,化合物5对于CO2表现出非常显著的吸收性能（13.6 wt%）,远高于其自身对于CH4的吸收性能。因此化合物5对CO2/CH4具有优异的吸附选择性,此外化合物6对于CO2的吸附量为8.5 wt%。本工作还通过简单有效的退火处理方法将化合物5转化为超小型的Co3O4纳米颗粒,电化学测试结果表明化合物5衍生的Co3O4纳米球具有高且稳定的锂离子储存性质(在200 mA g-1下100次循环后为1100 mA h g-1)和优异的倍率性能。这些结果为探索经典几何SBU在构筑簇基MOF过程中的作用提供了很好的例子,为构建多功能材料（磁孔材料和电化学应用的负极材料等）提供了有效的策略。（4）使用乙酸锰和异烟酸通过溶剂热法得到了一个基于十八核Mn纳米级轮状SBU的稳定微孔MOF,[Mn3（OH）（O2CMe）2（O2CC5H4N）3]·H2O（7）。其中Mn18轮是基于{Mn3}三角形单元的SBU中金属核数最大的,也是唯一由纯二价锰组成的轮状拓扑SBU。通过对化合物7的稳定性研究,结果显示具有好的热和湿稳定性。进而对其气体吸附性能进行研究,结果显示在77 K和1 bar的条件下,7对H2和CO2气体表现出中等程度的吸附量以及较高水平的CO2/CH4吸附选择性能。我们通过理论计算使用PM6-D3方法研究了7的骨架和H2分子之间的的键合性。计算结果表明,H2分子通过强的氢键相互作用吸附在了骨架的羧酸O原子之间。磁性研究表明,化合物7存在反铁磁行为。迄今为止,在所有报道的高核数锰MOFs中,7是第一例研究了磁性的基于3D羧酸的纯二价锰化合物（{Mnx}x≥12）。7中孔隙率和磁性的结合使其成为了多功能分子材料的重要候选之一,证实了通过选择合适的配体和金属盐来合成新的高核SBU以构建微孔MOF策略的可行性。
Abstract
shang shi ji 90nian dai zhong ji ,duo kong jin shu you ji kuang jia cai liao （MOFs）shou ci bei fa xian ,jin er shi nian lai zai hu duo yan jiu zhe de tui dong xia fei su fa zhan 。MOFsshi you jin shu li zi he you ji pei ti tong guo pei wei jian zi zu zhuang xing cheng de kuang jia cai liao ,you yu ji ju you gao bi biao mian ji 、kong jie gou ke diao 、yi gong neng hua deng te dian ,an fan ying yong yu guang xue 、dian xue 、ci xue 、hua xue chuan gan 、cui hua he sheng wu yi yao deng ling yu ,cheng wei ji ju qian li de duo gong neng cai liao 。jin lai yan jiu biao ming ,shi yong gou xing du te de duo he jin shu cu zuo wei ci ji gou zhu chan yuan （SBU）,ji ke yi wei gou zhu de MOFcai liao dai lai geng duo gong neng xing ,you neng gou li yong gao he cu de te dian fang zhi kuang jia de hu chuan yi de dao geng da de kong ti ji he re wen ding xing 。yin ci ,duo he jin shu cu ji MOFcheng wei le zhe ge ling yu de yan jiu re dian 。wei le yan jiu ji yu duo he jin shu cu ji MOFde gou zhu 、jie gou ji xiang guan xing neng ,ben lun wen shua ze yi yan suan zuo wei you ji pei ti ,zai rong ji re de tiao jian xia ge cheng le yi ji lie ji yu bu tong gou xing ju xing neng you yi SBUs（san jiao xing 、er ju san jiao xing 、san jiao xing ju ji de 1Dlian 、ping mian si bian xing 、li fang wan xing he da huan xing ）de MOFs。wo men xiang xi yan jiu le pei ti de pei wei te dian he pei ge wu jie gou de ying xiang yin su ,bing jin yi bu tan jiu le hua ge wu de ci xing 、qi ti xi fu yu fen li yi ji MOFyan sheng cai liao de dian hua xue xing neng deng 。jie guo biao ming :yi yan suan zuo wei dian xing de ban gang xing duo chi pei ti ,zai rong ji re fan ying zhong qing xiang yu “bu huo ”duo ge jin shu li zi ,xing cheng cu ji duo kong MOFskuang jia jie gou 。zhu yao nei rong ru xia :（1）li yong SBUdian he kong zhi ce lve cheng gong de gou zhu le liang chong ji yu san jiao xing SBUde zhong xing /yang li zi MOFs,[Mn3（μ3-OH）（in）4（CH3COO）（H2O）]·H2O（1）he [Co3（μ3-OH）（in）4（DMA）2（H2O）]-ClO4·DMA·3H2O（2）,ta men ju you xiang tong de hexta pu jie gou ju kuang jia de dian he shou dao kang heng li zi 、rong ji he jin shu zhong xin de xie tong kong zhi 。qu rong ji hua de 2gu jia de Langmuirbiao mian ji wei 839 m2g-1,dui N2、CO2he H2de xi fu neng li bi 1geng jiang ,zhe ke neng shi you yu 2shu yu yang li zi gu jia ,bi zhong xing de 1ju you geng da de you xiao kong jing he wen ding xing 。ci xing yan jiu biao ming ,hua ge wu 1he 2zhong jun cun zai fan tie ci hang wei 。yi shang jie guo shui ming ,ben zhang gong zuo zhong suo shi yong de SBUdian he kong zhi gai nian ke yi cheng wei gou jian duo kong zhong xing he yang li zi gu jia de you xiao ce lve 。（2）ji yu dui san jiao xing SBUde yan jiu ji chu ,wo men li yong ping mian Co6cu SBUhe jiao ti de Mn6 1Dlian SBU,ge cheng le liang chong ji yu yi yan suan de gao lian jie 3D MOFs,hua ge wu （CH3）2NH2[Co6II（μ3-OH）2（in）6（HCOO）3（NO3）2]·4DMF（3）he [Mn6II（μ3-OH）2（in）6（CH3COO）4]·2H2O（4）。ta men dou bao han yi ge san jiao xing M3II（OH）chan yuan ,you xi you de syn,anti,syn,anti-he syn,syn,anti-jia suan huo yi suan yin li zi gong pei ti lian jie dao xiang lin de san jiao xing chan yuan ,xing cheng xin ying de liu he cu huo 1Dlian SBUs。zhe xie SBUsfen bie yu 9huo 10ge yi yan suan pei wei ,xing cheng liang chong bu tong de kuang jia 。hua ge wu 4ju you fei chang gao de shui wen ding xing ,ju 3he 4dou ju you liang hao de re wen ding xing 。ci xing yan jiu biao ming ,hua ge wu 3biao xian chu fan tie ci hang wei ,hua ge wu 4ju you zi xuan qing xie de fan tie ci hang wei 。（3）tong guo yin li zi mo ban fa zhi bei le liang chong xin xing 3Dgu ji MOFs,[Co4（CH3COO）（in）5（μ3-OH）2]·2H2O（5）he [Co4（SO4）2（in）4（DMF）2]·3DMF（6）。hua ge wu 5you xi you de ji shu lian jie （9-lian jie ）li fang wan lei SBUzu cheng ,er hua ge wu 6you 8-lian jie de gao dui chen fang xing gong ping mian cu zu cheng 。ci xing yan jiu biao ming ,hua ge wu 5biao xian chu zi xuan qing xie de fan tie ci you xu hang wei ,hua ge wu 6cun zai fan tie ci hang wei 。zai 273 K,1 barxia ,hua ge wu 5dui yu CO2biao xian chu fei chang xian zhe de xi shou xing neng （13.6 wt%）,yuan gao yu ji zi shen dui yu CH4de xi shou xing neng 。yin ci hua ge wu 5dui CO2/CH4ju you you yi de xi fu shua ze xing ,ci wai hua ge wu 6dui yu CO2de xi fu liang wei 8.5 wt%。ben gong zuo hai tong guo jian chan you xiao de tui huo chu li fang fa jiang hua ge wu 5zhuai hua wei chao xiao xing de Co3O4na mi ke li ,dian hua xue ce shi jie guo biao ming hua ge wu 5yan sheng de Co3O4na mi qiu ju you gao ju wen ding de li li zi chu cun xing zhi (zai 200 mA g-1xia 100ci xun huan hou wei 1100 mA h g-1)he you yi de bei lv xing neng 。zhe xie jie guo wei tan suo jing dian ji he SBUzai gou zhu cu ji MOFguo cheng zhong de zuo yong di gong le hen hao de li zi ,wei gou jian duo gong neng cai liao （ci kong cai liao he dian hua xue ying yong de fu ji cai liao deng ）di gong le you xiao de ce lve 。（4）shi yong yi suan meng he yi yan suan tong guo rong ji re fa de dao le yi ge ji yu shi ba he Mnna mi ji lun zhuang SBUde wen ding wei kong MOF,[Mn3（OH）（O2CMe）2（O2CC5H4N）3]·H2O（7）。ji zhong Mn18lun shi ji yu {Mn3}san jiao xing chan yuan de SBUzhong jin shu he shu zui da de ,ye shi wei yi you chun er jia meng zu cheng de lun zhuang ta pu SBU。tong guo dui hua ge wu 7de wen ding xing yan jiu ,jie guo xian shi ju you hao de re he shi wen ding xing 。jin er dui ji qi ti xi fu xing neng jin hang yan jiu ,jie guo xian shi zai 77 Khe 1 barde tiao jian xia ,7dui H2he CO2qi ti biao xian chu zhong deng cheng du de xi fu liang yi ji jiao gao shui ping de CO2/CH4xi fu shua ze xing neng 。wo men tong guo li lun ji suan shi yong PM6-D3fang fa yan jiu le 7de gu jia he H2fen zi zhi jian de de jian ge xing 。ji suan jie guo biao ming ,H2fen zi tong guo jiang de qing jian xiang hu zuo yong xi fu zai le gu jia de suo suan Oyuan zi zhi jian 。ci xing yan jiu biao ming ,hua ge wu 7cun zai fan tie ci hang wei 。qi jin wei zhi ,zai suo you bao dao de gao he shu meng MOFszhong ,7shi di yi li yan jiu le ci xing de ji yu 3Dsuo suan de chun er jia meng hua ge wu （{Mnx}x≥12）。7zhong kong xi lv he ci xing de jie ge shi ji cheng wei le duo gong neng fen zi cai liao de chong yao hou shua zhi yi ,zheng shi le tong guo shua ze ge kuo de pei ti he jin shu yan lai ge cheng xin de gao he SBUyi gou jian wei kong MOFce lve de ke hang xing 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自东北师范大学的周蕾，发表于刊物东北师范大学2019-07-08论文，是一篇关于金属有机框架论文,气体存储与分离论文,微孔材料论文,磁性论文,二级构筑单元论文,东北师范大学2019-07-08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，资料来自东北师范大学2019-07-08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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