一种类叶片气孔器的金属多肽配位聚合物

【摘要】：植物叶片气孔蒸腾的现象,不仅受到外部环境条件的影响,而且还受植物自身调控的影响。气孔蒸腾的过程已被确认为一种气候调节的方法。叶片的气孔器包括两个对合的保卫细胞,而气孔器的打开或者关闭取决于保卫细胞是否需要水。因此,发展一种具有类似性能新材料将会非常有意义。多孔配位聚合物(porou coordination polymers,PCPs)的金属离子和有机配体使得这些材料同时具有两种矛盾的特性,立构规整性和柔性。某些PCPs可在特定的刺激下表现出相当大的结构转变。尽管一些可呼吸的PCPs已经被报道,它们中的大多数结构发生变化的过程中没有发生化学键的断裂重组,在温和条件下发生有断键重组的案例更是少之又少。根据最近发展起来的柔性PCPs,我们设计了一种新型的柔性PCPs,然后探究了其结构转变的机理,具体展开的研究工作如下:在第一章中,介绍了柔性多孔配位聚合物的发展史。并着重从刺激响应相变的类型,原位分析测试的方法做了较为详细的介绍,最后归纳总结了近年来柔性多孔配位聚合物的应用。在第二章中,我们仔细筛选出了一种多肽配体,合成了一种新型的柔性配位聚合物Cu-(Gly-Thr)·2H2O。在这个章节中,我们解析出了这种新型PCPs的结构,并证明了这种材料结构的转变可由湿度控制,并且在结构发生断键重组的改变的同时,铜离子的配位数和配位环境并没有发生改变。在第三章中,我们对这个多孔配位聚合物可逆单晶与单晶之间的转换进行探究,在进行原位变温实验的过程中,我们发现该材料具有很高的热稳定性。经过第一性原理的计算我们发现这种转变遵循多米勒效应,而且是由五配位的铜离子和水分子与骨架间的氢键驱动的。在第四章中,我们研究了这种可逆的结构转变对CO2吸附性能的影响,并发现材料在湿润的条件下对CO2有更高的吸附,这种性质与植物气孔的性质类似。

【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O641.4