納米孔洞金屬-有機(jī)骨架納米晶的超聲合成及其熒光性質(zhì)研究.pdf

1、金屬-有機(jī)骨架材料作為一種新型的具有多種功能的多孔材料，以其獨(dú)特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和在氣體貯存、醫(yī)學(xué)、催化、光學(xué)、選擇性吸附、主客化學(xué)和磁性材料等領(lǐng)域巨大的潛在應(yīng)用前景受到化學(xué)工作者廣泛的關(guān)注。最近，另一研究熱點(diǎn)是合成由金屬離子和各種多功能有機(jī)配體構(gòu)建的金屬-有機(jī)骨架納米晶，它是一種在分子水平上提供了一類新的高度可剪裁的有機(jī)無機(jī)雜化納米材料。將金屬-有機(jī)骨架材料縮小至納米尺寸，使它們具有更加廣泛的用途，包括：催化、自旋交叉、模板、生物傳感、生物

2、醫(yī)學(xué)成像和抗癌藥物輸送等，這為發(fā)展在分子水平上的新一代功能納米材料提供了一個(gè)令人振奮的應(yīng)用前景。
　　 通常合成金屬-有機(jī)骨架材料和納米級的金屬-有機(jī)骨架的方法有低壓蒸汽法或溶劑擴(kuò)散法、水熱法、溶劑熱法，但是使用這些傳統(tǒng)的方法反應(yīng)和結(jié)晶需要較長的時(shí)間。在本論文中，我們使用超聲合成法合成金屬-有機(jī)骨架納米晶，它具有簡便和環(huán)境友好等特點(diǎn)。本論文的主要研究內(nèi)容如下：
　　 1.在常溫常壓下，使用超聲法合成具有二維結(jié)構(gòu)的金屬-有

3、機(jī)骨架[Zn3(BTC)2·12H2O](1)和[Zn(BDC)(H2O)](2)納米晶。分別用紅外光譜(FT-IR)，元素分析和粉末X-衍射(XRD)對在不同條件下獲得的產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。與水熱條件合成的同一樣品做比較，結(jié)果證實(shí)獲得的就是目標(biāo)產(chǎn)物，證明超聲法是一種高效的合成方法。此外，由透射電鏡(TEM)照片顯示，在超聲輻射的條件下，通過控制反應(yīng)時(shí)間，能夠調(diào)控化合物1、2的納米晶尺寸和形貌。性質(zhì)研究顯示，在超聲條件下獲得的化合物1、2

4、的納米晶在藍(lán)光區(qū)域展示強(qiáng)烈的光致發(fā)光性質(zhì)。在乙腈溶劑中，定量分析了1、2的納米晶熒光光譜對有機(jī)胺的傳感。結(jié)果顯示，1、2的納米晶對乙胺分子具有高度的敏感，這對設(shè)計(jì)新穎的對有機(jī)客體分子敏感的熒光傳感器，具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　 2.在常溫常壓和超聲條件下，將醋酸銅和H3BTC溶于DMF/EtOH/H2O(3:1:2，v/v)的混合溶劑中，在不同的反應(yīng)時(shí)間里(5-60 min)，合成了是具有三維孔道的三維金屬-有機(jī)骨架[Cu3(B

5、TC)2](3)納米晶，并且獲得了較高的產(chǎn)率(62.6-85.1％)。產(chǎn)物分別用FT-IR和XRD對獲得的產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果顯示，采用超聲法成功的合成了化合物3。通過TEM表征顯示，化合物3的納米晶尺納米孔洞金屬-有機(jī)骨架納米晶的超聲合成及其熒光性質(zhì)研究寸范圍在10-200 nm之間，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的溶劑熱合成法，另外考察超聲法合成的化合物3的納米晶物理化學(xué)性質(zhì)并與改進(jìn)的溶劑熱法做比較，其BET比表面積、孔體積、儲氫能力等物化性質(zhì)并

6、沒有明顯的差異，主要的區(qū)別是超聲30 min獲得的3納米晶有介孔存在。與傳統(tǒng)的溶劑擴(kuò)散法、水熱法、溶劑熱法相比，使用超聲法構(gòu)筑多孔金屬-有機(jī)骨架是一種高效的和環(huán)境友好的方法。
　　 3.使用沉淀法合成了具有一維結(jié)構(gòu)的金屬-有機(jī)骨架[Zn(BDC)(H2O)2]n(4)納米晶，將化合物4的納米晶分散到不同濃度的8-羥基喹啉(8-Hq)溶液中，得到系列配位聚合物[Zn(BDC)(H2O)2-2x·(8-Hq)x]。分別用FT-IR和