以不同取代基环三磷腈六羧酸为配体构筑的金属有机框架：合成表征、结构调控及性能研究

摘要

金属有机框架材料(MOFs，也称之为多孔配位聚合物)，是由金属离子或金属簇与有机配体桥联构筑形成的。在近二十年期间，MOFs经历了一个飞速发展的阶段，作为一种新兴的功能材料，受到了学术界和工业领域的广泛关注。由于其同时具有无机化合物和有机高分子两者的特点，因此与传统的多孔材料相比，MOFs不仅拥有丰富的拓扑结构，而且具有更大的比表面积和孔体积、更高的孔隙率以及结构兼具可设计性、可裁剪性、易功能化等特点，使其在气体存储分离、异相催化、荧光识别、药物传递、手性拆分等诸多领域都表现出很好的应用前景。
　　本文以晶体工程学为基础，以材料的功能为导向，设计合成了六个带不同取代基的环三膦腈六羧酸，以它们为配体成功地构筑了基于过渡金属离子Cd2+，稀土离子Ho3+，以及P区金属离子Pb2+的一系列金属有机框架，系统地分析了取代基的位置和种类对结构和性能的影响。具体研究内容如下:
　　1、采用MOFs材料“前功能化”的合成策略，对原型配体六(4-羧基苯氧基)环三磷腈进行修饰，即在结构中羧基的邻位和间位分别引入了不同大小和极性的有机官能团-OCH3、-CH3、-Cl、-Br、-I，已合成了六个新的六羧酸柔性配体，并对它们进行了核磁和红外表征。
　　2、采用配体H6L1、H6L2、H6L4和H6L6分别与稀土金属钬离子通过溶剂热法合成了四个结构不同的MOFs材料，并对合成的MOFs材料进行单晶结构分析和红外、热重等常规表征，并研究了其中一个配合物在气体吸附分离方面的性能。
　　3、采用配体H6L1、H6L2、H6L3和H6L5分别与过渡金属镉离子通过溶剂热法合成了四个结构不同的MOFs材料，并对合成的MOFs材料进行单晶结构分析和红外、热重等常规表征。
　　4、采用配体H6L1与P区金属铅离子通过溶剂热法合成了一个MOF材料，并对合成的MOF材料进行单晶结构分析和红外、热重等常规表征，并研究了其在气体吸附分离方面的性能。

目录

摘要

第一章前言

1．2．1金属-有机框架材料的特点

1．2．2金属-有机框架材料(MOFs)的研究发展

1．3 MOFs材料的设计合成

1．3．1 MOFs材料的合成方法

1．3．2 MOFs材料的设计策略

1．4 MOFs材料的应用

1．4．1气体存储与分离

1．4．2荧光

1．4．3其它

1．5本课题的选题依据和研究内容

1．5．1选题依据

1．5．2研究内容

第二章有机配体的设计合成

2．1主要实验试剂和药品以及仪器设备

2．2有机配体的选择与制备

2．2．1有机配体的选择

2．2．2有机配体的制备

2．3本章小结

第三章修饰后的六羧酸配体与稀土金属Ho3+离子构筑的MOFs材料

3．1引言

3．2主要实验试剂和药品以及仪器和设备

3．3 H6L1与Ho3+构筑的MOF及其表征

3．3．2 Bdj-1的单晶结构分析

3．3．3 Bdj-1的基本表征

3．4 H6L2与Ho3+构筑的MOF及其表征

3．4．2 Bdj-2的单晶结构分析

3．4．3 Bdj-2的基本表征

3．5 H6L4与Ho3+构筑的MOF及其表征

3．5．2 Bdj-3的单晶结构分析

3．5．3 Bdj-3的基本表征

3．6 H6L6与Ho3+构筑的MOF及其表征

3．6．2 Bdj-4的单晶结构分析

3．6．3 Bdj-4的基本表征

3．7本章小结

第四章修饰后的六羧酸配体与过渡金属Cd2+离子构筑的MOFs材料

4．1引言

4．2 H6L1与Cd2+构筑的MOF及其表征

4．2．2 Bdj-5的单晶结构分析

4．2．3 Bdj-5的基本表征

4．3 H6L2与Cd2+构筑的MOF及其表征

4．3．1 Bdj-6的合成

4．3．2 Bdj-6的单晶结构分析

4．3．3 Bdj-6的基本表征

4．4 H6L3与Cd2+构筑的MOF及其表征

4．4．2 Bdj-7的单晶结构分析

4．4．3 Bdj-7的基本表征

4．5 H6L5与Cd2+构筑的MOF及其表征

4．5．2 Bdj-8的单晶结构分析

4．5．3 Bdj-8的基本表征

4．6本章小结

第五章修饰后的六羧酸配体与主族金属离子Pb2+构筑的MOF材料

5．1引言

5．2．2 Bdj-9的单晶结构分析

5．2．3 Bdj-9的基本表征

5．3本章小结

第六章总结与展望

6．1总结

6．2展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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