亞氨基二乙酸衍生物及其金屬有機凝膠的制備和性能研究.pdf

1、陳文晶亞氨基二乙酸衍生物及其金屬有機凝膠的制備和性能研究摘要亞氨基二乙酸衍生物及其金屬有機凝膠的制備和性能研究中文摘要金屬—有機凝膠(MetalOrganicGel，MOG)是指金屬原子和有機配體通過配位作用形成的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的半固體狀物質(zhì)，同時在凝膠中還存在一些非共價鍵的相互作用，例如氫鍵，范德華力，舢堆積等。與金屬甫機框架(MetalOrganicFramework，MOF)相比，金屬有機凝膠的結(jié)晶性較差，而且結(jié)構(gòu)不明確，但是它

2、仍然存在MOF沒有的一些優(yōu)點，例如：(1)得到金屬有機凝膠的反應(yīng)溫度較低，甚至有一部分凝膠在室溫下就能生成；(2)反應(yīng)時間短，反應(yīng)所需要的溶劑量少；(3)反應(yīng)溶劑廉價易得，大多數(shù)的反應(yīng)都是以乙醇，水，ⅣⅣ，二甲基甲酰胺(DMF)或者他們的混合物為溶劑，毒性??；(4)可以利用不同形狀的反應(yīng)容器得到不同形狀的凝膠，這使得它在工業(yè)上和商業(yè)上有更加廣泛的用途。同時，配體和金屬離子的相互作用，多齒有機配體的定向作用都使得金屬有機凝膠在催化、傳感、

3、陰陽離子識別、熒光、氣體吸附與分離、電化學(xué)等方面有著潛在的應(yīng)用價值。本文主要合成了三種亞氨基二乙酸(IminodiaceticAcid，IDA)衍生物的配體，分別用三種配體與Cr3十，A13十，F(xiàn)e”，Zr4反應(yīng)得到五組不同的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的金屬有機凝膠，測定了它們的多孔性質(zhì)，并探討了它們在氣體吸附方面的應(yīng)用。1、利用半剛性配體BPIDA，分別與Cr(III)鹽，AI(III)鹽進行溶劑熱反應(yīng)，得到了兩種新穎的金屬有機凝膠。通過流變、

4、掃描電子顯微鏡、粉末x射線衍射、紅外光譜、X射線光電子能譜、氮氣吸脫附等測試對凝膠材料的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)進行了詳細研究。2、利用半剛性配體BPIDA與Fe(III)鹽在室溫下反應(yīng)，得到了一種新穎的金屬有機凝膠。這種Fe凝膠在一定條件下可以進行溶膠一凝膠的相互轉(zhuǎn)換，將該凝膠材料高溫活化，活化后的多孔碳材料具備潛在的電化學(xué)性能。通過流變、掃描電子顯微鏡、粉末X射線衍射、紅外光譜、氮氣吸脫附等測試對材料的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)進行了詳細研究。3、利用半

5、剛性配體TPBIDA和TPM—IDA分別與Zr(IV)鹽進行溶劑熱反應(yīng)，得到了兩種新穎的金屬有機凝膠。通過流變、掃描電子顯微鏡、粉末X射線衍射、紅外光譜、X陳文晶亞氨基二乙酸衍生物及其金屬有機凝膠的制備和性能研究摘要III一●l●●_l●lllIminodiaceticacidderivativesandmetalorganicgels：DreDaratlonandaDDllCatlonSJ●l●●●AbstractThegenerat

6、ionofmetalorganicgels謝ththreedimensional(3D)networkstructuresismainlybasedonthecoordinationofmetalionsandorganicligands，aswellassomerelativelyweaknoncovalentinteractions，suchashydrogenbonding，VanderWaalsforce，and兀_兀inter

7、actionComparedwithMOFs，thoughthecrystallinitiesofmetalorganicgelsarepoorandthestructuresofmetalorganicgelsarealsonotclear，theystillhavethefollowingadvantages：(1)ThereactionCanproceedatalowtemperature，somematerialsCanbeob

8、tainedatroomtemperature；(2)Thereactiontimeisshorterandsolventquantityisless；(3)Reactionsolventischeapandwithlowtoxicity，thereactionCanproceedinethanol，water，NNdimethylformamideorthemixtureofthem(4)Theeasilyobtaineddesire

9、dshapesofthegelsbyutilizingvariousshapesofreactioncontainersmakethemmoresuitableforindustrializedandcommercialapplicationsAndthecoordinationofmetalatomsandtheorientationandfunctionalityoforganicpolydentateligandmakemetal

10、organicgelshaveamountsofpotentialapplicationsincatalysis，sensing，anionrecognition，photophysics，vaporadsorption，separationtechnologies，electrochemicaldetection，etcInthiswork，threekindsofderivativeofiminodiaceticacidwerede

11、signedandsynthesized，withwhichfiveseriesofnewstablemetalorganicgelswith3DnetworkstructureshavebeenpreparedsuccessfullybyemployingCr3，A13，F(xiàn)e3andZr4WeinvestigatedtheirporouspropertiesandtheirapplicationingasadsorptionFirst

12、lytwokindsofnovelmetalorganicgelsweresynthesizedusingsemirigidBP—IDAligandandCr(III)，AI(III)bysolvothermalmethodThestructuralandphysicalpropertiesofmetalorganicgelsporousmaterialswerestudiesbydynamicrheologymeasurement，s