含芳香环金属有机骨架材料(MOFs)的合成、结构与性质的研究

摘要

金属有机骨架材料(MOFs)是一类新型的由过渡金属离子和有机配体配位构成的多孔材料。MOFs材料在分离、催化、非线性光学和气体的储存方面具有潜在的应用前景。
　　 本文通过四氯对苯二甲酸和甲醇与二氯亚砜的反应，得到四氯对苯二甲酸二甲酯，产率90.53%。再以四氯对苯二甲酸为有机配体，或以四氯对苯二甲酸二甲酯为有机配体前体，通过溶剂热法合成得到配位聚合物Zn(BDC-Cl4)(C5H5N)3(1)，Cu(BDC-Cl4)·(C5H5N)3(2)，(BDC-Cl4=2，3，5，6-tetrachloro-1，4-benzenedicarboxylate， tetrachlorotere-phthalate)。通过X射线单晶衍射、红外光谱、元素分析和热重分析对它们的结构进行研究。Zri(BDC-Cl4)(C5H5N)3(1)，Cu(BDC-C14)(C5H5N)3(2)的结构很相似。在其单胞结构中，都是以Zn(II)或Cu(II)为中心，采取五配位方式，分别与两个单齿配位的2，3，5，6-四氯对苯二甲酸羧基上的氧原子和三个吡啶上的氮配位。它们都具有一维锯齿链状结构，且较稳定。
　　 以5-氨基间苯二甲酸二甲酯为原料，经重氮化后与碘化钾反应，生成5-碘间苯二甲酸二甲酯，再通过乌尔曼反应得到3，3’，5，5’-联苯四甲酸四甲酯，酸化后得到目标产物3，3’，5，5’-联苯四甲酸，总产率16.84%。通过扩散法和溶剂热法，研究了以3，3’，5，5’-联苯四甲酸为有机配体合成其单晶材料的方法。
　　 通过对上述配体及配合物的合成、结构和性质的研究，使我们对含芳香环金属有机骨架材料的合成、结构与性质有了较深的了解，也为我们进一步的研究工作奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 概述

1.2 MOFs材料的结构

1.2.1 骨架电荷的平衡和相互作用

1.2.2 配体的配位模式

1.2.3 次级构造单元(Secondary Building Units，SBU)

1.3 MOFs材料的合成

1.3.1 MOFs材料的合成

1.3.2 MOFs材料的合成的主要影响因素

1.3.3 配体的设计

1.4 MOFs材料的发展与应用

1.4.1 气体储存

1.4.2 分离

1.4.3 催化剂

1.4.4 光学、电学和磁学材料

1.5 本课题的立题依据及研究内容

第二章 含芳香环羧酸配体的合成

2.1 引言

2.2 实验试剂与仪器

2.2.1 实验试剂

2.2.2 实验仪器

2.3 四氯对苯二甲酸二甲酯的制备

2.3.1 四氯对苯二甲酸二甲酯的合成路线一

2.3.2 四氯对苯二甲酸二甲酯的合成路线二

2.4 3，3’，5，5’—联苯四甲酸的制备

2.4.1 5—碘间苯二甲酸二甲酯的制备

2.4.2 3 ，3’，5，5’—联苯四甲酸四甲酯的制备方法一

2.4.3 3 ，3’，5，5'—联苯四甲酸四甲酯的制备方法二

2.4.4 3 ，3’，5，5’—联苯四甲酸的制备

2.5 本章小结

第三章 金属有机骨架材料的合成与性质

3.1 引言

3.2 实验试剂与仪器

3.2.1 实验试剂

3.2.2 实验仪器

3.3 Zn(BDC-Cl4，)(C5H5N)3的合成和晶体结构

3.3.1 配合物的合成

3.3.2 配合物的晶体结构

3.3.3 结果与讨论

3.4 Cu(BDC-Cl4，)(C5H5N)3的合成和晶体结构

3.4.1 配合物的合成

3.4.2 配合物的晶体结构

3.4.3 结果与讨论

3.5 本章小结

第四章 结论

致谢

参考文献

附录： 作者在攻读硕士学位期间发表的论文