剛性、三向配體構(gòu)筑的金屬有機(jī)骨架材料的合成、表征及性質(zhì)研究.pdf

1、二十一世紀(jì)以來(lái)，環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為制約人類發(fā)展的最嚴(yán)重問(wèn)題。隨著大氣中二氧化碳含量日益增多，全球變暖問(wèn)題變得越發(fā)嚴(yán)重，人們逐漸把注意力集中于怎樣轉(zhuǎn)移出二氧化碳。此外，大量工業(yè)排放的染料廢液導(dǎo)致的水污染問(wèn)題也刻不容緩。因此尋找合適、有效的材料用于捕獲、分離二氧化碳以及染料吸附極具意義。金屬有機(jī)骨架材料(MOFs)是一種類沸石分子篩的新型多孔材料，作為一類很有前途的吸附劑，MOFs擁有的很多特性使其在氣體存儲(chǔ)、分子識(shí)別和分離、多相催化以及生物

2、醫(yī)藥領(lǐng)域吸引了眾多的關(guān)注。
　　本文從設(shè)計(jì)合成的角度出發(fā)，在溶劑熱的條件下，利用具有剛性、三向結(jié)構(gòu)的四氮唑類配體H3BTT（1，3，5-苯三四氮唑）及芳香族羧酸配體H3BPT（3，4′，5-聯(lián)苯三羧酸）構(gòu)筑了六種三維金屬有機(jī)骨架材料。通過(guò)單晶X-射線衍射、紅外光譜、熱重、粉末X-射線衍射對(duì)化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，利用低壓、高壓氣體吸附儀、紫外分光光度計(jì)深入研究了材料在氣體及染料吸附方面的性能。主要研究的結(jié)果如下:
　　1.在溶

3、劑熱條件下，使用H3BTT與過(guò)渡金屬銅、鎘構(gòu)筑了兩個(gè)結(jié)構(gòu)新穎的三維富氮金屬有機(jī)骨架化合物1和2。在化合物[NC2H8]4[Cu15(BTT)3]·xG(G=guest molecular)(1)中，三核銅簇和雙核銅簇分別在BTT配體的連接下形成沿a軸和b軸的一維鏈，再通過(guò)三向BTT的連接形成了包含四個(gè)不同尺寸孔道以及一個(gè)納米級(jí)空腔的開(kāi)放式金屬有機(jī)框架結(jié)構(gòu)?；衔颷Cd2(BTT)Cl(H2O)2](2)的具有新穎的三維結(jié)構(gòu)，骨架中包含了

4、具有三種不同模式的羧酸基團(tuán)以及兩種不同的次級(jí)結(jié)構(gòu)單元[CdN3OCl2]和[CdN4OCl]。使用H3BPT與鑭系硝酸鹽鑭、釓、鉺、鐿在溶劑熱條件下構(gòu)筑了四個(gè)同構(gòu)的三維稀土-有機(jī)骨架化合物[Ln(BPT)(DMF)(H2O)]·xG(Ln=La，Gd，Er, Yb)(3-6)。3-6結(jié)構(gòu)中兩個(gè)金屬原子與羧酸基團(tuán)形成一個(gè)二聚基建筑塊，每一個(gè)BPT配體連接三個(gè)雙核Ln2建筑塊形成一個(gè)具有9.9(A)×7.5(A)一維孔道的三維金屬有機(jī)骨架化

5、合物。
　　2.對(duì)1進(jìn)行溶劑交換，經(jīng)過(guò)一系列分析儀器(PXRD，TG/DSC，F(xiàn)T-IR)的表征，成功獲得了被充分活化的樣品1a。低壓下氣體吸、脫附測(cè)試顯示出材料的比表面積和孔體積分別為701 m2 g-1和0.302 cm3 g-1，273 K和298 K下二氧化碳的吸附量得益于結(jié)構(gòu)中大量未配位氮原子的存在而分別達(dá)到了82.8 cm3 g-1、54.17 cm3 g-1。高壓氣體吸、脫附顯示出1a具有與其比表面積相匹配的二氧化碳

6、捕獲能力?；诤嗬傻某跏夹甭史ㄒ约袄硐肴芤何嚼碚?IAST)計(jì)算結(jié)果顯示出活化的1a樣品對(duì)二氧化碳/氮?dú)?、二氧化?氫氣具有較高的選擇性。循環(huán)、再生性和水穩(wěn)定性的測(cè)試結(jié)果表明1a很適合成為一種用于二氧化碳捕獲、分離材料。
　　3.使用具有水穩(wěn)定性且包含納米級(jí)空腔的陰離子框架結(jié)構(gòu)1作為吸附劑，借助于紫外分光光度計(jì)，討論了在不同吸附劑投入量、溶液濃度、初始pH值以及混合染料溶液條件下對(duì)亞甲基藍(lán)水溶液吸附的影響。在相同80 min