功能性配合物的合成及其性能研究.pdf

1、金屬有機(jī)骨架配合物(MOFs)是有機(jī)和無機(jī)混合材料中重要的一大領(lǐng)域,在過去是二十年中,已經(jīng)有許多報(bào)道合成各種各樣的MOFs材料,在氣體吸附,催化,分離,藥物輸送,生物成像等領(lǐng)域成為非常有發(fā)展前途的混合材料。MOFs材料是一種由各種各樣的金屬離子和有機(jī)配體自組裝而成的具有多孔晶體結(jié)構(gòu)的無機(jī)有機(jī)混合固體材料,并且金屬離子和有機(jī)配體的選擇可以決定MOFs的框架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(影響孔隙的大小和形狀),從而影響整體的化學(xué)功能。作為一種存儲(chǔ),催化,分離材

2、料,金屬離子和有機(jī)配體的選擇,主客體的相互作用也可以大大影響框架內(nèi)的吸收特性,這些特性反過來又可以影響MOFs的特性。
　　根據(jù)MOFs的上述特點(diǎn),我們?cè)O(shè)計(jì)合成了一系列含羧基的長(zhǎng)鏈有機(jī)配體并與常用的二價(jià)鋅離子自組裝產(chǎn)生新的MOFs材料,并將各種MOF功能化檢測(cè)其在吸附傳感方面的應(yīng)用效果。本文將分四個(gè)章節(jié)介紹我們的一系列研究工作。
　　第一章我們主要介紹合成一種MOFs材料時(shí)怎樣進(jìn)行金屬離子和有機(jī)配體的選擇,以及它的結(jié)構(gòu)特性,

3、合成方法和應(yīng)用前景。其中常用的金屬離子有二價(jià)的Zn2+、Cu2+、Cd2+、Co2+、Ni2+、Pd2+和Pt2+等,三價(jià)的Al3+、Cr3+等,以及高價(jià)態(tài)的V(V)等。稀土金屬離子由于其特殊的磁學(xué)和光學(xué)性質(zhì),也被大量應(yīng)用于此類材料的合成。有機(jī)配體的可選范圍更大,原則上所有合適長(zhǎng)度的橋配體皆可用于這類材料的制備,其中最主要的有多齒型羧基有機(jī)配體和含氮雜環(huán)類有機(jī)配體。MOFs材料的合成條件溫和,用溶劑揮發(fā)、覆層、氣相擴(kuò)散法或溶劑熱法等常用

4、的單晶配合物制備方法基本上可以滿足這類材料的合成。另外一部分則為MOFs材料的后功能化修飾,再將MOFs進(jìn)行后功能化修飾后,則會(huì)有更好的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。許多研究報(bào)告的結(jié)果清楚地表明,PSM是這些混合固體在氣體吸附,催化活性,生物活性等方面發(fā)展和進(jìn)步的重要途徑。
　　第二章的主要內(nèi)容是性能研究實(shí)驗(yàn),將幾種MOFs材料進(jìn)行功能化修飾,測(cè)試其對(duì)重金屬離子(Hg2+和Cu2+)的吸附傳感效果。另外則是將一種未功能化的MOF-3應(yīng)用于對(duì)

5、有害氣體甲醛的吸附去除研究。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,S2功能化后在乙腈或水溶液中對(duì)Hg2+、Cu2+、Fe3+有選擇性吸附和傳感,并且對(duì) Hg2+的選擇吸附性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 Cu2+、Fe3+。功能化后的 Gd-MOF對(duì)的吸附率在45min內(nèi)高達(dá)94％,而功能化后的Al-MOF在180min對(duì)Cu2+的吸附率僅僅40%。原因可能與Gd-MOF和Al-MOF的空間構(gòu)型有關(guān)。
　　第三章合成了三種含羧酸的長(zhǎng)鏈有機(jī)配體(L1、L2、L3),