新型多羧酸基金屬有機晶態(tài)功能材料的合成及光磁性能的研究.pdf

1、金屬-有機晶態(tài)材料兼有純無機材料和有機材料的優(yōu)點，在光學、電磁學、氣體吸附與儲存、離子交換、催化等領(lǐng)域有重大的應(yīng)用前景，成為近年來材料、化學、物理、機械等學科的前沿交叉研究熱點之一。眾所周知，材料的結(jié)構(gòu)決定其性能，設(shè)計合成具有特定的結(jié)構(gòu)是獲取高性能金屬有機晶態(tài)材料的必要前提。影響設(shè)計合成的因素很多，其中，有機組件的設(shè)計和選擇至關(guān)重要，國內(nèi)外研究工作者在這一領(lǐng)域做出了相當出色的研究，我們課題組也以此為切入點，做了大量有意義的工作。在此基礎(chǔ)

2、上，本論文在課題組前期工作的基礎(chǔ)上，以熒光傳感功能為導向，以芳香多元羧酸[4,4',4''-(三嗪-1,3,5-三氨基)-三苯甲酸(H3TATAB)和3,3',4,4',5,5'-偶氮苯六甲酸(H6TTAB)]為有機組件，以稀土金屬和過渡金屬離子為中心離子，在水熱條件下成功構(gòu)筑合成了12例金屬-有機晶態(tài)材料，主要研究了其合成條件、晶體結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性、熒光性能、磁學性能，重點探究了其對生命元素、抗生素、有機小分子及爆炸物的傳感識別性能，以

3、及有機催化功能，獲得了一些有規(guī)律的結(jié)論，為該類材料的深入研究提供了一些有價值的信息。論文主要工作分為如下四個部分：
　　第一部分，金屬有機骨架材料(MOFs)是由有機配體與金屬離子自組裝形成的一種新型的具有周期性的多孔骨架材料。首先討論了MOFs材料的不同合成方法(緩慢擴散法、水熱法、一鍋法、電化學、機械化學法、微波輔助加熱法和超聲法等)；其次總結(jié)了多功能MOFs材料的應(yīng)用(CO2捕獲、有毒化合物的選擇性識別和多相催化等)；最后展

4、望了MOFs材料的工業(yè)應(yīng)用前景。
　　第二部分，以H3TATAB為有機組件，合成出新型五例二維同構(gòu)稀土金屬-有機晶態(tài)材料{[Ln(TATAB)(H2O)2]·NMP·H2O}n(Ln=Eu(1)，Sm(2)，Dy(3)，Tb(4)，Gd(5))；在同構(gòu)的結(jié)構(gòu)中，有機配體和稀土離子配位鏈接形成二維層，層與層之間通過氫鍵作用形成三維超分子網(wǎng)絡(luò)；選取1和4為代表的，重點研究了它們的熒光性能和傳感識別功能，兩例晶態(tài)材料具有較好的熱溫定性和

5、化學穩(wěn)定性(可穩(wěn)定存在于pH=1-11環(huán)境)，其中1不僅高選擇高靈敏識別出 Fe2+/Fe3+，還可以快速靈敏的在水溶液中識別Cr2O72-，而在還能在眾多有機有機小分子中識別出丙酮，同時探討了1的識別機理；除能高靈敏識別水溶液中的Cr2O72-外，與1不同的是4只能高選擇高靈敏識別Fe3+，并能在眾多有機有機小分子中識別正己烷和識別水溶液中的硝基苯酚類爆炸物。部分成果分別發(fā)表在在國際著名期刊Inorganic Chemistry,20

6、16,55,10114-10117和Dalton Transactions,2016,45,15492-15499。
　　第三部分，以H3TATAB為有機組件，合成出新型五例三維同構(gòu)稀土金屬-有機晶態(tài)材料{H3O+[LnNa0.5(TATAB)(DMF)]·(solvent)x}n(Ln=Eu(6)，Sm(7)，Dy(8)，Tb(9)，Gd(10))。在其晶體結(jié)構(gòu)中，羥橋稀土離子、金屬鈉離子形成夾心三核構(gòu)型亞單元，通過配體連接形成

7、3,3-連接的陰離子骨架。在此系列中選以6為代表研究了其的晶體結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性、熒光性能和熒光傳感功能：不同于上述系列晶態(tài)材料6除能識別Fe3+、苯甲醇外和硝基苯酚類爆炸物，其最顯著的特色是能在含多種抗生素的水溶液中高選擇高靈敏的識別奧硝唑。部分成果已投往國際著名期刊Chemical Communications。
　　第四部分，基于過渡金屬Cu2+和Co2+離子，以H6TTAB為有機組件，通過引入含氮有機基塊，在水熱條件下獲得了二