金屬銅和配體均三苯甲酸配位聚合物材料的離子液體熱合成、結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、金屬有機(jī)配位聚合物材料(MOFs)由于在催化、分離、氣體儲(chǔ)存、光、電、磁等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景而倍受廣泛關(guān)注。在合成金屬有機(jī)配位聚合物的過(guò)程中，合成方法起著重要作用。通常，MOF材料是以水或有機(jī)溶劑為溶劑介質(zhì)，由金屬離子和有機(jī)配體通過(guò)自組裝生成的。本課題選擇種類豐富、性能獨(dú)特的離子液體作為溶劑介質(zhì)，利用金屬銅和1，3，5-苯三酸為原料，用離子液體熱合成方法合成MOF，結(jié)果得到了兩種聚合物：Cu<,2>O<,4>(BTC)Cl和Cu<,

2、3>(BTC)<,2>。此外，實(shí)驗(yàn)還對(duì)Cu<,3>(BTC)<,2>的水熱合成規(guī)律進(jìn)行了一定的探索。 首先，用離子液體熱合成法以尿素和氯化膽堿的低共熔熔融鹽為溶劑介質(zhì)，用Cu(NO<,3>)<,2>·2.5H<,2>O和1，3，5-苯三酸為原料，得到一種新金屬有機(jī)配位聚合物Cu<,2>O<,4>(BTC)Cl。采用XRD、FT-IR、SEM以及TG-DTA分析技術(shù)對(duì)合成的Cu<,2>O<,4>(BTC)Cl樣品進(jìn)行了表征。結(jié)果表

3、明，在初始物料摩爾比為水合硝酸銅：1，3，5-苯三酸：尿素：氯化膽堿=1.8：1：16.67：7.16，晶化溫度和時(shí)間為100℃和3天的條件下，合成出了結(jié)晶度較高的Cu<,2>O<,4>(BTC)Cl樣品。其晶體結(jié)構(gòu)測(cè)定的結(jié)果表明：該聚合物具有二維層狀結(jié)構(gòu)，屬于單斜晶系，空間群為P121/c1(14)，晶胞參數(shù)是：a=20.19(3)A，b=7.413(9)A，c=20.13(3)A，β=91.50°，V=3011.79(732)A<'

4、3>。其次，用離子液體熱合成法以1，3-二甲基尿素和氯化膽堿的低共熔熔融鹽為溶劑介質(zhì)，用Cu(NO<,3>)<,2>·2.5H<,2>O和1，3，5-苯三酸為原料，得到金屬有機(jī)配位聚合物Cu<,3>(BTC)<,2>。采用XRD、FT-IR、SEM以及TG-DTA分析技術(shù)對(duì)合成的Cu<,3>(BTC)<,2>樣品進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：初始物料摩爾比為水合硝酸銅：H<,3>BTC：1，3-二甲基尿素：氯化膽堿之摩爾比約為1.8：1：11.

5、349：7.162時(shí)，晶化溫度和時(shí)間為100℃和3天，可以合成出結(jié)晶度高的Cu<,3>(BTC)<,2>樣品。改變離子液體種類，分別在咪唑酮和氯化膽堿的低共熔熔融鹽、1，3-二甲基尿素和四甲基氯化銨的低共熔熔融鹽以及離子液體溴代甲基乙基咪唑三種體系作為反應(yīng)介質(zhì)也可以得到Cu<,3>(BTC)<,2>，但在1，3-二甲基尿素和氯化膽堿體系中可以合成出相對(duì)結(jié)晶度較高、尺寸較大、形貌較完美的Cu<,3>(BTC)<,2>樣品。 最后，

6、用水熱合成法以乙醇和H<,2>O為溶劑，Cu(NO<,3>)<,2>·2.5H<,2>O和1，3，5-苯三酸作原料，得到了金屬有機(jī)配位聚合物Cu<,3>(BTC)<,2>。利用XRD、FT-IR、SEM以及TG-DTA分析技術(shù)對(duì)合成的Cu<,3>(BTC)<,2>樣品進(jìn)行分析，結(jié)果表明在100℃，晶化3天，初始物料Cu(NO<,3>)<,2>和H<,3>BTC摩爾比約為0.60-3.00，醇和水摩爾比約為0.44-0.15的范圍內(nèi)，實(shí)驗(yàn)