功能性多羧酸类金属有机骨架的合成与性能

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发光金属有机骨架(MOFs)是通过有机配体连接金属离子形成的一类多功能的孔状材料,具有高的发光效率和消光系数,作为一类理想的荧光传感材料,在识别和检测苯胺类污染物中具有潜在的应用前景。除此之外,由于材料特有的发光性能,使其在作为光催化剂降解有机染料方面也具有广泛的应用。因此,设计合成具有荧光性能的金属有机骨架在实现对苯胺类有机污染物的检测和有机染料的降解方面具有重要意义。  (1)本论文选择了二-(3,5-二羧基苯基)对苯二甲酰胺(LD和5-氨基间苯二甲酸(L2)作为有机配体与过渡金属离子构筑了五种金属有机骨架,[CdL1]·[+H2N(CH3)2](DMF)(H2O)3(MOF1),[Zn(L1)]·[+H2N(CH3)2](DMF)(H2O)6(MOF2),[Cu2(L1)(H2O)2]·xG(G为溶剂分子)(MOF3),[ZnL2(H2O)]n(MOF4)和[Cd(L2)](DMF)(H2O)6(MOF5)。通过X-射线单晶衍射确定了部分配合物的结构,并通过红外光谱(FTIR)、粉末X一射线衍射(XRD)和热重(TG)等手段对配合物进行了表征,并利用紫外可见漫反射光谱(DRS)和荧光光谱(PL)研究了配合物的光学性质。  (2)研究了MOF1,MOF4和MOF5三个金属有机骨架对苯胺类污染物的荧光传感性能。结果表明,三个配合物对苯胺类化合物具有敏感的选择性传感作用。其中,缺电子的对硝基苯胺使三个配合物的荧光强度都发生明显的淬灭作用。相反,对于其他选定的芳香胺,由于他们的富电子特性,都使配合物的荧光明显增强,其中,二苯胺增强效果最明显。并且不同的MOFs对苯胺类化合物的传感作用不完全相同,这可能归因于MOFs和被分析物之间的相互作用不同有关。相对于芳香族胺,脂肪族胺与MOFs之间的作用比较弱,缺少光电子转移的驱动力,所以MOFs对三乙胺的传感效果不明显。因此,MOFs在选择性检测苯胺类化合物上具有潜在的应用价值。  (3)研究了5种配合物对有机染料RhB的降解作用。结果显示,所有的MOFs对有机染料RhB都有一定的降解效果,但是由于组装配合物的有机配体和金属离子等不同,得到的配合物的光催化性能也不一样。为了提高配合物的光催化性能,我们通过负载聚苯胺(PANI)和Ag离子制备了复合光催化剂,并研究了他们的光催化性能。研究结果表明,改性后的复合材料的光催化性能得到了较大的提高,我们还通过循环实验测定了这些光催化剂的稳定性。上述研究结果表明,金属有机骨架作为光催化剂在降解有机染料方面具有潜在的应用,并且通过聚苯胺或Ag离子负载MOFs表面,可以有效的提高材料的光催化性能。
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