由咪唑二羧酸及?；螂弭人崤潴w構(gòu)筑的金屬有機框架的電化學(xué)性能研究.pdf

1、近年來，金屬有機框架(MOFs)以其結(jié)構(gòu)可設(shè)計性、好的熱穩(wěn)定性、具有開放性的孔道及孔內(nèi)客體分子的可調(diào)節(jié)性等獨特優(yōu)勢，在質(zhì)子導(dǎo)電研究領(lǐng)域得到學(xué)者們的廣泛關(guān)注。其中，具有一維孔道、親質(zhì)子性基團、氫鍵網(wǎng)絡(luò)以及好的水穩(wěn)定性的MOFs更適合作為質(zhì)子傳導(dǎo)材料。目前，制備具有高的質(zhì)子電導(dǎo)率的MOFs材料，將其用于燃料電池等方面，對廣大研究者而言仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。
　　本論文主要包括以下兩個部分:
　　一、參照文獻(xiàn)方法，利用四種芳香基取

2、代咪唑二羧酸配體:2-(3，4-二甲基苯基)-咪唑-4，5-二羧酸(DMPhH3IDC=H3L1)、間氯/對氯苯基-4，5-咪唑二羧酸（m-ClPhH3IDC=H3L2/p-ClPhH3IDC=H3L3）、間溴苯基-4，5-咪唑二羧酸(m-BrPhH3IDC=H3L4)和一個?；螂弭人崤潴w:N-(1-萘甲酰基)-氨基乙酸硫脲(1NGH3)，分別與Co(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)反應(yīng)，合成了五個具有一維通道的三維MOFs:{[Co3(DMPhID

3、C)2(H2O)6]·2H2O}n(Co-L1)(1)、{[Co3(m-ClPhIDC)2(H2O)6]·2H2O}n(Co-L2)(2)、{[Co3(p-ClPhHIDC)3(H2O)3]·6H2O}n(Co-HL3)(3)、{[Co3(m-BrPhIDC)2(H2O)7]·H2O}(Co-L4)(4)和[Cu2(1NG)]n(Cu-1NG)(5)。1-4均含有配位水、游離水以及大量的氫鍵，這為質(zhì)子傳導(dǎo)提供了便利的傳輸通道。首先研究了

4、配合物1-5的熱穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性:五種配合物在100℃內(nèi)骨架結(jié)構(gòu)沒有坍塌;經(jīng)水處理后的樣品粉末衍射圖(PXRD)均與單晶擬合結(jié)果完全吻合，表明具有好的水穩(wěn)定性，這也是在水環(huán)境中質(zhì)子導(dǎo)電的前提。配合物2-5的等溫吸附曲線證明了它們對水蒸氣都有一定的吸附量，在其一維通道內(nèi)可以填充額外的水分子，為質(zhì)子導(dǎo)電提供了親水環(huán)境。
　　分別測試了這五種配合物在五個不同的濕度68％ RH（相對濕度）、75％ RH、85％RH、93％ RH和98％

5、RH下和30℃～100℃范圍內(nèi)的電導(dǎo)率。發(fā)現(xiàn)在98％ RH和100℃條件下，Co-L1、Co-L2和Co-HL3的電導(dǎo)率均達(dá)到了最大值，分別為6.68×10-4S·cm-1、7.62×10-4 S·cm-1和1.1×10-4 S·cm-1。Co-L4和Cu-1NG在98％ RH和90℃時，電導(dǎo)率達(dá)到了最大值，分別為4.61×10-5 S·cm-1和1.04×10-3 S·cm-1。分析探究了五種MOFs在水蒸氣下的質(zhì)子導(dǎo)電機理。

6、　　二、考慮到NH4+也是一個強的質(zhì)子給予體，因此測試了配合物2-5在不同氨水濃度下的導(dǎo)電性。
　　配合物2-5的電導(dǎo)率隨著氨水濃度的降低而減小;當(dāng)在同一個氨水濃度時，隨著溫度的升高，2-5的電導(dǎo)率呈大幅度的上升趨勢。在7.4 M的氨水體系下配合物Co-L2、Co-HL3、Co-L4和Cu-1NG的電導(dǎo)率約為10-3～10-2 S·cm-1，分析了2-5的質(zhì)子傳遞機理。
　　本論文首次將2位取代咪唑-4，5-二羧酸和?；螂?/p>