基于間位羧酸構(gòu)筑的微孔金屬-有機(jī)骨架材料的合成、功能化及吸附性質(zhì)研究.pdf

1、微孔金屬-有機(jī)骨架(Microporous Metal-Organic Frameworks，MMOFs)材料是一類新型的有機(jī)無機(jī)雜化多孔材料。由于其微孔孔道具有結(jié)構(gòu)多樣性與易于功能化的特點(diǎn)，在氣體的吸附存儲(chǔ)與選擇性吸附分離方面具有潛在的應(yīng)用前景，是目前研究的熱點(diǎn)之一。
　　本論文分別以5-乙氧基-1，3-苯二甲酸為獨(dú)立配體、以3，5-二甲基三氮唑和5-R-1，3-苯二甲酸(R=H，OH，NH2，OCH2CH3，NHCOCH3)為

2、混合配體，開展了這一方面的研究工作，得到了一些新穎的微孔骨架結(jié)構(gòu)，并初步探索研究了這類材料在吸附分離方面的性能。
　　(1)以5-乙氧基間苯二甲酸(H2eoip)為配體與鋅離子成功合成得到了具有剛性的高穩(wěn)定性三維微孔材料[Zn2(eoip)2·H2O]n，其中羧酸與鋅離子連接形成一維無機(jī)鏈，并通過配體連接形成由柔性的乙氧基上下圍成疏水性籠狀孔道。與課題組之前合成的[Zn(pyip)]n材料進(jìn)行對(duì)比，研究了兩種材料對(duì)水/甲醇/乙醇與

3、甲醇/丙酮共沸物體系的吸附分離性能，結(jié)果表明前者具有和柔性骨架相似的“門開關(guān)”效應(yīng)，在水/甲醇/乙醇中具有比后者更好的甲醇選擇性，對(duì)甲醇/丙酮?jiǎng)t表現(xiàn)出非常有趣的分段選擇性。
　　(2)以3，5-二甲基三氮唑(dmtrz)與1，3-苯二甲酸(H2mBDC)為混合配體，合成得到了由三氮唑三核簇單元和車輻式單元共同構(gòu)筑的具有一維孔道的三維微孔骨架材料{[Zn5(dmtrz)3(mBDC)3(OH)]·guest}n(MAC-4-A)。并

4、通過對(duì)間苯二甲酸的五號(hào)位進(jìn)行-OH，-NH2，-OCH2CH3，-NHOCH3等官能團(tuán)的預(yù)功能化，合成得到了孔道中含有不同官能團(tuán)的相同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)MAC-4-B、MAC-4-C、MAC-4-D、MAC-4-E。進(jìn)一步研究了它們對(duì)CO2的吸附性能以及CO2/N2的分離性能，結(jié)果表明經(jīng)過OH，OCH2CH3，NHOCH3功能化修飾的骨架與結(jié)構(gòu)在CO2的吸附量及CO2/N2的選擇性方面均得到了很大的提升，其中，OH功能化的骨架結(jié)構(gòu)效果最好，分別可

5、以達(dá)到3.11mmol/g與33.10∶1。
　　(3)以MAC-4-A微孔骨架材料為基本模型，將H2OHmBDC、H2NH2mBDC、 H2OCH2CH3mBDC、 H2NHCOCH3mBDC分別與H2mBDC以3∶7、5∶5、7∶3的比例進(jìn)行投料，分別得到了 MAC-4-AB-X、MAC-4-AC-X、MAC-4-AD-X、MAC-4-AE-X等四種功能化基團(tuán)比例可控的微孔金屬-有機(jī)骨架材料。對(duì)它們進(jìn)行了二氧化碳吸附性能的研究