氮杂环和羧酸双功能配体构筑的MOFs及其性质研究

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1、分类号：O61学校代码：10697密级：公开学号：201520673硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION氮杂环和羧酸双功能配体构筑的MOFs及其性质研究学科名称：材料化学作者：李泳志指导老师:侯磊教授西北大学学位评定委员会二○一八年FabricationandPropertyofMOFsBasedontheBifunctionalLigandsContainingNitrogenHeterocycleandCarboxylicAcidAthesissubmittedtoNorthwestUniversityi

2、npartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinMaterialChemistryByLiYong-ZhiSupervisor:HouLeiProfessorMarch2018西北大学学位论文知识产权声明书本人完全了解西北大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。本人授权西北大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇

3、编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所等机构将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》或其它相关数据库。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名：指导教师签名：2018年6月10日2018年6月11日西北大学学位论文独创性声明本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确

4、的说明并表示谢意。学位论文作者签名：2018年6月10日摘要金属−有机框架材料(MOFs)已成为无机化学和材料化学领域最具有活力的课题之一，它在气体吸附和分离、传感器、药物缓释和运载以及催化反应等领域具有重要的应用前景。含有氮唑和羧酸双功能配位基元的有机配体是用来制备MOFs材料的具有代表性的配体之一，如咪唑羧酸、三氮唑羧酸、四氮唑羧酸、吡唑羧酸等已被广泛用于MOFs的组装。氮唑羧酸配体容易与多种金属离子形成配位键，具有较强的桥连配位能力，因此，氮唑羧酸类配体可以用来构筑形态各异的网络结构以及实现不同的功能特性。基于上述构筑

5、策略，本论文主要选用了两例含有氮唑和羧酸双功能配位基元的配体，4,6-双(咪唑-1-基)间苯二甲酸(H2bizip)和4,6-双(三唑-1-基)间苯二甲酸(H2btzip)，作为有机桥连配体，通过溶剂热方法合成出了四例具有不同结构和性质的配合物，[Co(bizip)(H2O)0.5]·H2O(1)、[Zn(bizip)](2)、[Mn(bizip)(H2O)2]·H2O(3)、[Ni(btzip)(H2btzip)]·2DMF·2H2O(4)。第一章，首先介绍了金属−有机框架材料的研究进展，其次通过实例详述了MOFs的特点和

6、不同的性能，最后对氮唑羧酸配体的研究背景以及本论文选题的意义进行了阐述。第二章，基于H2bizip配体构筑了三例配合物，[Co(bizip)(H2O)0.5]·H2O(1)、[Zn(bizip)](2)和[Mn(bizip)(H2O)2]·H2O(3)。配合物1以双核[Co2(COO)4(H2O)(N)4]为次级构筑单元，通过btzip配体连接形成三维多孔网状结构，在c轴方向上，存在菱形的一维通道，有效的孔径尺寸为4.3×4.3Ǻ2，孔隙率为26.7%。配合物2中Zn(II)离子通过配体中的羧酸基团和咪唑N原子连接成二维层状

7、结构。配合物3是单核分子。作者对配合物1进行了气体吸附研究，发现配合物1对CO2具有一定的选择吸附性能，在298和323K条件下的CO3g-13g-12吸附量分别为32.2和27.9cm，CH4的吸附量分别为18.5和15.7cm。与此同时，在100kPa时，对应的CO2/CH4(50:50)选择性分别为2.4和2.5。作者对配合物2的荧光以及配合物3的磁学性能也进行了研究：2表现出蓝紫色发光；配合物3表现出反铁磁性质。第三章，基于H2btzip配体使用镍丝通过溶剂热法构筑了配合物4，配合物4是双节点(4,6)-连接fsc拓

8、扑网，拥有游离的-COOH基团和未配位的三氮基N原子修饰的二维孔道，其孔道尺寸为5.0×3.2和5.9×4.9Ǻ2，这不仅使配合物4具有较高的CO2和C2H6的吸附能力，而且也显示出显著的CO2/CH4、CO2/CO、以及C2H6/CH4吸附选择性。此I外，配合物4还显示出了在水溶液中良好