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含N,O配体过渡金属MOFs的合成、结构及表征

谷献模  
【摘要】:本文详细地阐述了含N、O配体和过渡金属组成的MOFs的合成条件和方法、结构特点、热稳定性及荧光性能。主要使用芳香多羧酸和氮杂环配体(即均苯三甲酸(H_3btc)、间苯二甲酸(H2ipa)、均苯四甲酸、N, N-二(2-吡啶)均苯四甲酸酰亚胺(ppt),2, 4, 6 -三(4-吡啶)-1, 3, 5-三嗪(tpt)等)作为O、N源,通过溶剂热法,与过渡金属(Ni, Mn, Cd, Cu等)自组装成结构独特的MOFs化合物。 成功合成两种有机配体:ppt和tpt。采用溶剂热法成功合成六个化合物: [Ni(H_2btc)(Hbtc)(tpt)(H_3O)](1),[Mn(tpt)(ipa)](2),[Ni(C_(10)H_2O_8)0.5(H_2O)2]·2H_2O(3),[Cd(C_(10)H_2O_8)0.5(H_2O)3](4) , [Cu(C_9H_4O_6)(H_2O)3](5) , [Cd3(C9H3O6)2(H_2O)9]·2H_2O (6),其中化合物1和化合物2中的有机配体是混合配体,而化合物3~6的有机配体是单一配体。化合物1中存在η1和η2两种配位形式的均苯三甲酸,η2配位形式的均苯三甲酸将由Ni和tpt配位构筑的螺旋链连接成为二维层状结构,而η1配位的均苯三甲酸只起对螺旋链进行修饰作用;化合物2中,Mn原子将tpt配体连接成为zigzag链,同时,Mn原子与间苯二甲酸配位,形成了两条互相垂直的一维直链,因此,Mn原子将这三条沿着不同方向的一维链构成三维网络结构;化合物3是由Ni原子和均苯四甲酸配位形成的一个三维网络结构,其结构具有一维矩形孔道;化合物4中Cd原子与均苯四甲酸配位,最终形成一个具有两个不同尺寸孔穴的二维层状结构;化合物5中,Cu和均苯三甲酸配位形成一条zigzag链,又通过氢键的作用,最终形成一个三维的超分子网络结构;化合物6是一个由五配位和六配位的Cd原子交替与均苯三甲酸配位所构成的具有菱形孔穴的二维层状结构。此外,对六个化合物进行了热重分析及其荧光性能的研究,其中化合物2的热稳定性最好;化合物1,3,5在近紫外区有荧光,化合物2具有蓝色荧光,而化合物4和6具有紫色荧光。


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