多孔金属—有机框架（MOF）的结构及其性质的研究

论文摘要

金属-有机框架化合物（Metal-Organic Frameworks）（简称MOFs）具有非常广泛的应用前景,近年来受到了广泛的关注并迅速发展起来。本课题组的主要工作是研究具有多种配位模式的芳香羧酸与金属盐构筑的MOFs。本论文用含N或含S芳香羧酸与金属盐构筑了8个具有不同结构的MOFs。 [Cd（cptpy）2·（DMF）2]n（2-1）（Hcptpy=4-（4-carboxyphenyl）-2,2’:4’,4"-terpyridine）是2D单结点（3,5）-连接的网络结构,[Cd（cptpy）（Ac）（H2O）·（DMA）（H2O）]n（2-2）是具有三连结点的二重穿叉的3D网络化合物,拥有ths型拓扑结构。它们均可选择性吸附C02/N2混合物中的CO2分子和CH3OH/H2O中的H20分子,且具有较强的荧光强度。以配体H3BTTC构筑了3个结构新颖的MOFs。[Cu2（BTTC）4/3·（H2O）]n（3-1）为以典型的paddle-wheel结构[Cu2（OCO）4]为次级构筑单元（SBU）而构筑的三维纳米孔洞的MOFs。77 K标准状况下3-1的BET比表面积为1490.7 m2·g-1,平均孔径为1.8209 nm；H2（77 K）的最大吸附量为81.81 cm3·g-1,0.73 wt%,77 K时其H2吸附焓Qst为-6.92 kJ·mol-1,是一种潜在的储氢材料,同时还可吸附CO2和CH4分子。[Cd3（BTTC）2·3（H2O）]n（3-2）是以四核Cd为SBU的3D纳米孔道结构的化合物,孔道尺寸为11.05×8.62 A2。[Mn3（BTTC）2·（bix）4·（H2O）2]n （3-3）是由Mn2+与BTTC3-和bix构筑的一个3D网络结构。以H2pbd与金属盐构筑了4个具有不同拓扑网络结构的化合物。[Ni2（pbdc）2·（H2O）3]n（4-1）和[Ni6（pbdc）6·（DMA）2·（H2O）7·pridine]n（4-2）都是无限延伸的3D网络结构,其有效孔洞利用率分别为40.8%和39.7%；[Co2（pbdc）2·（bimb）2.5·（DMF）2]n （4-3）是一个二重穿叉的3D网络结构的化合物,但是主体框架形成的孔道被部分没有参与配位的配体bimb及溶剂分子所占据：[Zn（pbdc）2·（bimb）（DMA）]n （4-4）是一个高度对称性的4重穿叉的3D网络结构。它具有较强的荧光强度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 含多个氮杂环的有机芳香羧酸配体Hcptpy构筑的MOFs的研究
• 3BTTC构筑的MOFs的研究'>1.2 噻吩三羧酸H₃BTTC构筑的MOFs的研究
• 2pbdc构筑的MOFs的研究'>1.3 吡啶芳香二羧酸H₂pbdc构筑的MOFs的研究
• 1.4 MOFs的发展历程
• 1.4.1 MOFs在气体吸附方面的研究状况及发展趋势
• 1.4.2 MOFs作为气体吸附材料研究存在的问题
• 1.5 选题意义和背景
• 第二章 含多个氮杂环芳香羧酸配体构筑的MOFs的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂和测试仪器
• 2.2.2 化合物2-1、2-2的合成
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 化合物2-1、2-2晶体结构的测定和晶体学数据
• 2.3.2 化合物2-1、2-2的晶体结构分析
• 2.3.3 化合物的热重分析
• 2.3.4 化合物的气体吸附性质研究
• 2.3.5 化合物2-1和2-2的固体荧光性质研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 含硫的芳香羧酸构筑的具有孔洞结构的MOFs结构及其气体的吸附性质
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂、仪器及测试条件
• 3.2.2 化合物的合成及表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 化合物的晶体结构的测定和晶体学数据
• 3.3.2 化合物的晶体结构分析
• 3.3.3 化合物的气体吸附性质分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 吡啶芳香二羧酸构筑的MOFs的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 所用试剂、测试仪器及条件
• 4.2.2 化合物的合成及表征
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 化合物的晶体结构的测定和晶体学数据
• 4.3.2 化合物的晶体结构分析
• 4.3.3 热重分析
• 4.3.4 化合物的性质分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论,创新点和展望
• 5.1 结论
• 5.2 创新点
• 5.3 展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表文章
• 致谢