基于1,3-β-二酮及含双Schiff-base类有机配体的MOFs合成、表征及其功能化性质研究

摘要

金属-有机框架(MOFs)和以配位驱动的超分子化合物是目前国际化学界最活跃、最前沿的领域之一,也是合成新型有机-无机复合功能材料最有效的途径之一。金属-有机框架(MOFs)就是由有机配体和金属中心通过自组装的过程而形成的一种超分子化合物。MOFs在气体吸附、分离、催化、光学材料等领域具有较大的潜在应用价值。本文合成了一系列1,3-β二酮类有机配体,以及一系列含对称双Schiff-base的有机配体,并研究了它们的配位反应化学。本文中共合成了23个未见文献报道的MOFs,通过单晶衍射、粉末衍射、红外、元素分析表征了他们的结构,并着重研究了具有NbO结构Zn-MOF的主-客体化学和功能化性质。 I.通过增加已知1,3-β二酮类有机配体尺度,我们设计合成了一种新的1,3-β二酮类配体L1,在对其配位化学的研究中,我们得到了一种同样具有NbO结构的MOF。此化合物对溶剂环境极为敏感,在不同溶剂分子模板的调控下表现出三种不同的结构,并且这三种结构存在着一定的相互转换。同时,我们探讨了1的主-客体化学。由于配体的延长,使得NbO结构中一维隧道的尺寸增大,由此我们可以将更大尺寸的客体填入其中:当以M(acac)3(M=Eu、Fe)为客体分子引进1的隧道后,我们在其限域空间内实现了以配合物客体驱动的MOFs可调谐发光;当以荧光素为客体分子时,我们发现客体对主体结构的荧光有着极大的增强;当以偶氮苯为客体时,偶氮苯在限域空间内即使采用365nm光照的条件下仍呈现反式结构,由此说明主体结构对其反式构型有着保护作用。 II.通过对已知1,3-β二酮类配体L1端基的修饰,在保证NbO结构不变的前提下改变了其一维隧道的内环境,从而使得新得到的MOFs较之1有不同的功能化性质。同时,我们也设计合成了一系列其它类型的1,3-β二酮类配体,并对其配位化学进行了研究。 III.以1,3-β二酮类配体的反应前体为原料,我们合成了一些列含对称双Schiff-base的有机配体,以此为配体,通过与金属自组装我们得到了16个MOFs,并讨论和表征了其晶体结构。 在本文中,我们着重研究了具有NbO结构1的功能化性质,并通过对已知配体的修饰改变了MOFs的结构与性质。研究结果表明1,3-β二酮类配体和含对称双Schiff-base的有机配体在自组装过程中是一种优良的配体,通过与金属的自组装反应能够得到结构新颖、性质出色的MOFs,为合成设计多功能的多孔材料奠定了实验基础。

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前言

一、超分子化学的发展概况

二、有关MOFs的功能化性质的研究现状概述

三、我们研究组近年来在MOFs功能化性质上的研究进展

参考文献：

第一章 基于β-二酮类有机配体的NbO-Zn-MOF功能化性质研究

（一）三种结构之间的相互转化

（二）对于1的功能化性质研究

（五）实验部分

参考文献

第二章1, 3-β二酮类有机配体的合成及与过渡金属的自组装化学研究

（一）基于1, 3-β类有机配体的MOFs的合成与结构表征

（二）结果与讨论

第三章 刚性对称双Schiff-base有机配体的合成及其与金属的自组装化学的研究

（一）基于双Schiff-base类有机配体的MOFs的合成与结构表征

（二）结果讨论

参考文献

第四章 结论

论文发表情况

致谢