s-p區(qū)MOFs材料的構(gòu)筑和性能研究.pdf

1、金屬–有機(jī)框架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)作為一類新型分子基晶態(tài)材料，由于其結(jié)構(gòu)的可設(shè)計(jì)性、可調(diào)節(jié)性及可修飾性等特點(diǎn)，在氣體儲(chǔ)存和分離、有機(jī)小分子識(shí)別、催化和多孔智能分子器件等許多領(lǐng)域都展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。目前，MOFs材料大部分是由d區(qū)過(guò)渡金屬離子和f區(qū)稀土金屬離子構(gòu)筑的，而基于s和p區(qū)金屬離子的MOFs卻相對(duì)較少報(bào)道。與d區(qū)和f區(qū)金屬離子相比，s區(qū)堿金屬和堿土金屬離子的摩爾質(zhì)量更小，因此能夠降

2、低所構(gòu)筑MOFs材料的密度從而提高材料單位質(zhì)量的氣體吸附能力。而由p區(qū)三價(jià)金屬離子（如Al3+）構(gòu)筑的MOFs往往具有較高的物理化學(xué)穩(wěn)定性。本論文中我們利用Li+,Na+,Mg2+,Ca2+,Al3+五種s及p區(qū)金屬離子與一系列具有C3對(duì)稱性的三元羧酸配體，成功構(gòu)筑了12種新型的金屬–有機(jī)框架材料。在詳細(xì)表征結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，深入地研究了它們的物理化學(xué)穩(wěn)定性、氣體吸附、有機(jī)小分子熒光識(shí)別和有機(jī)染料分子吸附等方面的性能。
　　第一章：介

3、紹了本論文的研究背景及MOFs材料相關(guān)的研究進(jìn)展。主要包括MOFs材料的合成策略、功能與應(yīng)用、合成制備方法以及s/p區(qū)金屬–有機(jī)框架材料的結(jié)構(gòu)與性能研究。在此基礎(chǔ)上闡述了本論文的選題依據(jù)、意義及所取得的主要成果。
　　第二章：利用兩個(gè)具有C3對(duì)稱性的三元柔性羧酸配體與Al3+離子構(gòu)筑了三種新型的Al-MOFs(467-,515-和516-MOF)，并成功得到了適合X-射線單晶儀測(cè)試的單晶，克服了Al-MOFs單晶培養(yǎng)的難題。它們均

4、具有優(yōu)良的物理化學(xué)穩(wěn)定性、CO2氣體分離以及有機(jī)小分子的熒光識(shí)別等性能。
　　第三章：通過(guò)調(diào)節(jié)C3對(duì)稱性三元羧酸配體的側(cè)臂長(zhǎng)度以及配體骨架結(jié)構(gòu)，與s區(qū)金屬離子成功構(gòu)筑了9個(gè)新型的MOFs。其中489-MOF能夠包覆不同比例的Eu3+和Tb3+離子得到一系列熒光顏色可調(diào)的材料。472-MOF展現(xiàn)了較高的物理化學(xué)穩(wěn)定性和良好的氣體吸附性能。511-MOF具有罕見(jiàn)的Na9簇狀次級(jí)結(jié)構(gòu)單元，其三維無(wú)限網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)同時(shí)包含微孔籠和一維微孔通道，