功能性配合物的合成及其性能研究.pdf

1、金屬有機骨架配合物(MOFs)是有機和無機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配體自組裝而成的具有多孔晶體結(jié)構(gòu)的無機有機混合固體材料,并且金屬離子和有機配體的選擇可以決定MOFs的框架拓撲結(jié)構(gòu)(影響孔隙的大小和形狀),從而影響整體的化學功能。作為一種存儲,催化,分離材

2、料,金屬離子和有機配體的選擇,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,我們設(shè)計合成了一系列含羧基的長鏈有機配體并與常用的二價鋅離子自組裝產(chǎn)生新的MOFs材料,并將各種MOF功能化檢測其在吸附傳感方面的應用效果。本文將分四個章節(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材料時怎樣進行金屬離子和有機配體的選擇,以及它的結(jié)構(gòu)特性,

3、合成方法和應用前景。其中常用的金屬離子有二價的Zn2+、Cu2+、Cd2+、Co2+、Ni2+、Pd2+和Pt2+等,三價的Al3+、Cr3+等,以及高價態(tài)的V(V)等。稀土金屬離子由于其特殊的磁學和光學性質(zhì),也被大量應用于此類材料的合成。有機配體的可選范圍更大,原則上所有合適長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配體和含氮雜環(huán)類有機配體。MOFs材料的合成條件溫和,用溶劑揮發(fā)、覆層、氣相擴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進行后功能化修飾后,則會有更好的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)。許多研究報告的結(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)展和進步的重要途徑。
　　第二章的主要內(nèi)容是性能研究實驗,將幾種MOFs材料進行功能化修飾,測試其對重金屬離子(Hg2+和Cu2+)的吸附傳感效果。另外則是將一種未功能化的MOF-3應用于對

5、有害氣體甲醛的吸附去除研究。
　　實驗結(jié)果表明,S2功能化后在乙腈或水溶液中對Hg2+、Cu2+、Fe3+有選擇性吸附和傳感,并且對 Hg2+的選擇吸附性遠遠高于 Cu2+、Fe3+。功能化后的 Gd-MOF對的吸附率在45min內(nèi)高達94％,而功能化后的Al-MOF在180min對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鏈有機配體(L1、L2、L3),