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稀土金属有机羧酸骨架材料的制备、结构及性能研究

郭晓丹  
【摘要】:本论文致力于构筑多功能的金属有机骨架材料,并研究金属中心和开放骨架结构赋予这些材料在光学、磁学以及吸附分离方面的性能。考虑到稀土元素在光学和磁学方面的特殊性能,选择稀土金属作为功能性的金属中心与刚性羧酸类有机配体(对苯二甲酸、均苯三甲酸、联苯二甲酸)构筑了新型稀土金属有机羧酸骨架材料。从稀土元素的配位习惯和构筑开放骨架的具体合成条件出发,选择中低温溶剂挥发法合成具有开放骨架的金属有机骨架材料,因为稀土元素在倾向于形成较高的配位数,特别时在水热和溶剂热体系中,不利于形成开放骨架和多孔结构。 由于稀土元素配位方式的多样性,获得的金属有机骨架材料表现了非常丰富的骨架结构。在第二章中,介绍了六核棒状次级结构单元[RE_6(CO_2)_(18)]构筑三维金属有机骨架结构。第三章介绍了一系列具有ABW分子筛拓扑的三维金属有机骨架材料,这一结构是目前报道的具有ABW分子筛拓扑结构的骨架材料中唯一一个以稀土元素作为金属中心的结构。在第四章,通过拓展的直线型有机配体(联苯二羧酸)构筑了具有Paddle-wheel次级结构单元的三维金属有机骨架结构,这一结构包含25.15×17.09(?)~2的一维直孔道,是目前报道的由稀土元素构筑的非贯穿结构中孔道最大的。第五章介绍的三维结构具有螺旋的一维孔道,孔道中的客体分子和骨架上指向孔道的端基水分子可以通过灼烧过程除去,表现了非常优秀的热稳定性和气体储存能力。在合成第一章介绍的骨架材料时,改变体系酸度可以获得一系列二重贯穿的三维结构(第六章)。 本论文详细的阐述了上述金属有机骨架材料的合成条件和方法、结构特点、荧光性质、磁学性质以及吸附性质和气体储存性质,并研究了结构之间转化的可能性。在丰富金属有机骨架材料合成化学和结构化学的同时,为定向合成积累了有价值的实验事实。


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