以多類剛性有機配體為骨架的多孔MOFs的構(gòu)建及其傳感性質(zhì)研究.pdf

1、以自組裝戰(zhàn)略為基礎(chǔ)的有機-無機配位聚合物和超分子組裝體化學是目前國際化學界最活躍、最前沿的研究領(lǐng)域之一。作為超分子化學的重要分支,MOFs材料已成為新型的功能化超分子材料,有關(guān)其物化性質(zhì)及功能化應用的研究是近年來自組裝化學領(lǐng)域的研究熱點。本文中我們設計合成了一系列具有優(yōu)良熒光性質(zhì)的有機配體,并對其與金屬離子的自組裝進行了系統(tǒng)研究,從中篩選出了在化學傳感器方面有應用前景幾例MOFs材料,并在陰離子、空氣濕度、室內(nèi)污染物—甲醛、揮發(fā)性有機物

2、方面的熒光傳感與可視化傳感進行了系統(tǒng)研究。
　　I.以芴為母體,吡啶為端基的二齒剛性有機配體(2,7-二吡啶基-9,9二丁基芴)與Cu(NO3)2溶劑法組裝得到藍色的二維Cu(II)-MOF,該Cu(II)-MOF對不同陰離子(Cl-, Br-, I-, N3-, SCN-)有良好的可視化傳感與分離性質(zhì);此外該配體與CoCl2可以組裝得到同構(gòu)的紅色Co(II)-MOF,其隧道內(nèi)大量的客體分子極易可逆的丟失與吸附,進而導致Co(II

3、)-MOF的顏色出現(xiàn)紅藍之間的轉(zhuǎn)變,以此實現(xiàn)了對揮發(fā)性有機小分子的可視化檢測。
　　II.以剛性的咪唑二羧酸類配體(2-(4-吡啶基)-4,5-咪唑二甲酸)與草酸和Ln3+在180℃水熱條件下,自組裝合成了兩例異質(zhì)同晶的三維Ln-MOFs(Ln=Eu, Tb),通過調(diào)控其客體水簇的丟失與再吸附實現(xiàn)了該MOFs材料熒光的猝滅與增強,以此理論為基礎(chǔ),將該Ln-MOFs成功應用于水的檢測中,使其作為空氣濕度與有機試劑中含水量的熒光與紫外

4、可視傳感器。
　　III.以二齒剛性苯并咪唑類配體(2-(3,5-二(4-吡啶基)苯基)苯并咪唑)與CuI溶劑法自組裝得到了一例二維帶隧道的亮黃色Cu(I)-MOF,該Cu(I)-MOF在空氣中吸水后變?yōu)榧t棕色的含水的Cu(I)-MOF,如果隧道內(nèi)的水被甲醛置換后可以得到含甲醛的棕黃色Cu(I)-MOF。以此顏色變化為基礎(chǔ),實現(xiàn)了對空氣濕度與室內(nèi)有害物質(zhì)—甲醛(HCHO)的熒光傳感與可視化傳感。這是第一例以MOFs材料實現(xiàn)了甲醛的

5、可視化傳感。
　　IV.以上述含水的紅棕色Cu(I)-MOF對甲醛的可視化傳感為啟發(fā),我們同樣以其為傳感材料,對10種揮發(fā)性有機物(MeOH, EtOH, iso-Pro-OH, Pro-OH, acetone,2-butanone,2-pentanone,3-pentanone, CH2Cl2, CHCl3)進行了熒光傳感與可視化傳感的系統(tǒng)研究;此外,亮黃色的CuI-MOF可以在碘的飽和蒸汽中實現(xiàn)碘單質(zhì)的快速化學吸附,生成了一例