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389

作者：

李兰

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摘要：

金属有机框架化合物(MOFs)作为一种具体高孔隙率和巨大比表面积的多孔材料,是由有机配体(作为连接器),和金属离子或者金属簇(作为节点),通过配位键而自组装形成的.其结构的多样性和可控性体现在调控不同的金属或者有机配体可得到不同的结构,使得MOFs广泛应用于存储与分离气体,荧光,催化,质子传导等方面.而选择合适的配体对于设计目标MOFs的结构和性能至关重要,基于羧酸类配体的MOFs很多,它们比较显著的特点是具有较大的比表面积以及尺寸均一的孔洞,已经得到广泛的应用.但是它们在空气中和水中缺乏稳定性,另外一类的MOFs,比如基于含氦类型的MOFs,其结构更加的刚性.目前,很多研究者关注基于磷酸的MOFs,因为与羧酸根相比,磷酸根与金属之间的能形成的键更强,能形成更加稳定的结构.虽然这类材料的结晶性能比较差,但是其有较强的热稳定性,且在酸性介质中不溶解,与基于羧酸类配体所形成的MOFs在水中较容易溶解,是个显著的优点.本论文选择了两种含磷的羧酸类配体,用溶剂热的方法合成了一系列的MOFs材料,并对其结构和气体吸附分离性能进行了研究.1,合成了V-型的含磷二羧酸配体4,4'-(hydroxyphosphoryl)dibenzoic acid (H3hpda),并通过溶剂热的方法,自组装合成了三个金属有机框架化合物,分别是,[Cu3(hpda)2·DMF·2H2O]·3DMF·H2O(1), [Mg3(μ2-OH2)2(OH)2(hpda)2]·3DMF·2H2O (2), [Co(hpda)]·[NH2(CH3)2]·2DMF·3H2O(3), [Mn3(hpda)2·DMF·H2O]·DMF·H2O (4)其都是三维的框架结构,并且都具有微孔型一维的通道,其中,1表现出对轻质碳氢化合物C1-C2(甲烷,乙烷,乙烯,乙炔)和二氧化碳的较高气体吸附性能,并且能够表现出良好的C2(乙烷,乙烯,乙炔)以及二氧化碳对Cl(甲烷)吸附选择性.2,合成了另一个V-型的含磷四羧酸配体5,5'-(hydroxyphosphoryl)diisophthalic acid (H5hpdia),通过溶剂热的方法,自组装合成了两个金属有机框架化合物[Zn4·2(hpdia)]·2[NH2(CH3)2]·3DMF·4H2O (5), [Cu2(Hhpdia)·2H2O]·3DMF·9H2O(6).其都是三维的框架结构,其中,5具有微孔型一维通道,对轻质碳氢化合物C1-C3(甲烷,乙烷,丙烷,乙烯,乙炔)和二氧化碳的较高气体吸附性能,并且能够表现出良好的C2-C3(乙烷,乙烯,乙炔,丙烷)以及二氧化碳对Cl(甲烷)吸附选择性.而6是具有笼子的多孔材料.

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关键词：

金属有机框架化合物 含磷配体 晶体结构 吸附

学位级别：

硕士

学位年度：

2016