含有(3，5-二甲酸-苯氧基)苯甲酸基配体构筑的金属-有机骨架材料的合成、结构及性能研究

摘要

本论文通过两个含有（3，5-二甲酸-苯氧基）苯甲酸基团的柔性羧酸类配体，3，5-双（3，5-二甲酸-苯氧基）苯甲酸(H5L)和3-羟基-5-(3，5-二甲酸-苯氧基)苯甲酸(H3L')。它们分别与过渡金属离子Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)，稀土金属离子Tb(Ⅲ)和Dy(Ⅲ)反应，通过溶剂热法合成，成功得到了7个金属-有机骨架材料(MOFs)。它们分别是:
　　[Cu5L2(H2O)5]·10H2O·10DMF(1)
　　[Cu5L2(H2O)5]·10DMA(2)
　　[Cd5L2(H2O)6]·4H2O·6DMF(3)
　　[Zn5L2(H2O)5]·11H2O·8DMA(4)
　　[Zn3L(H2O)3(OH)]·12H2O·8DMF(5)
　　[DyL'(H2O)]·3H2O·DMA(6)
　　[TbL'(H2O)]·3H2O·DMA(7)
　　通过X-射线单晶衍射实验测定了1-7的晶体结构，并且通过红外光谱、热重，X-射线粉末衍射对MOFs的结构和性能进行了表征，研究了MOFs的荧光和吸附性能。结构分析表明，1和2属于四方晶系，空间群为I4/mmm，但它们有着不同的三维网状结构:1由三种不同的笼组成，孔隙率为65.30％，而2只有一种笼结构，孔隙率为63.52％。对1和2进行了N2、C2H2、CH4、CO2气体的吸附分离性能研究，对于这些气体，1比2有着更好的吸附性能，更适合应用于C2H2/CH4和CO2/CH4的气体分离材料。3属于单斜晶系，空间群是C21/c，具有4，8-连接的三维网状结构，其Schl(a)fli符号为(410·615·83)(45·6)2。4属于四方晶系，空间群为I4/mmm，[Zn4(COO)6]次级结构单元相互连接成一维的无机链，链与链间再通过L5-连接最终形成三维网状结构。5属于正交晶系，空间群为Pmn21，具有4，4-连接的三维网状结构，其Schl(a)fli符号为(66)。它们的孔隙率分别为14.01％、64.41％和66.44％。对3-5进行了固体荧光性能研究，结果表明相对于有机配体H3L'，3-5均出现了蓝移现象。6和7是以H3L'为配体构筑的异质同构的Ln-MOFs材料，为正交晶系，Ibca空间群，[Ln3(COO)2]次级结构单元相互连接，形成平行于b轴的具有左手或右手螺旋结构的一维无机链，相邻的左手和右手螺旋链，通过L3-配体连接形成平行于ab平面的二维层状结构。研究了7荧光探测性能研究，7对不同的有机溶剂小分子存在荧光增强或猝灭现象，表现出荧光探测功能。

目录

摘要

第一章前言

1．1 引言

1．2金属有机骨架材料概述

1．3金属-有机骨架材料的性能研究

1．3．1金属-有机骨架材料在气体存储中的应用

1．3．2混合气体分离性能研究

1．3．3荧光性能

1．4本课题的选题意义及取得的进展

1．4．1选题目的及意义

1．4．2取得的进展

第二章实验部分

2．1．3金属-有机骨架化合物的制备

2．2元素分析与谱学表征

2．3．1 X-射线单晶衍射实验

2．3．2单晶结构分析

第三章基于金属铜构筑的金属-有机骨架化合物

3．1 研究背景

3．2实验部分

3．2．1主要试剂

3．2．2 1和2的合成

3．3 1和2的晶体结构分析

3．4 1和2的X-射线粉末衍射分析

3．5 1和2的热稳定性分析

3．6 1和2对不同气体的吸附性能研究

3．6．1 1对不同气体的吸附性能研究

3．6．2 2对不同气体的吸附性能研究

3．7本章小结

第四章基于过渡金属构筑的金属·有机骨架化合物

4．1 研究背景

4．2 MOFs材料的合成

4．2．1主要试剂

4．2．2 3-5的合成

4．3 3-5的晶体结构分析

4．4 3-5的X-射线粉末衍射分析

4．5 3-5的热稳定性分析

4．6 3-5的荧光性能分析

4．7本章小结

第五章配体H3L’构筑的稀土金属-有机骨架化合物

5．1 研究背景

5．2 实验部分

5．2．1主要试剂

5．2．2 6和7的合成

5．3 6和7的晶体结构分析

5．4 6和7的X-射线粉末衍射分析

5．5 6和7的热稳定性分析

5．6 7的荧光性能分析

5．6．1 7对不同有机溶剂小分子的探测性能研究

5．7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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