论文部分内容阅读
金属有机骨架材料（MOFs）作为一种新的多孔结晶材料,由于具有丰富的拓扑结构、可调的孔径和大的比表面积等优点,使其在气体吸附、分离及催化等方面有良好的应用前景。一些MOFs已经用于在非水溶液中移除有机染料,但是,鉴于很多MOFs水稳定性差,其极大的限制了其在水中染料移除方面的实际应用。因此,依据晶体学和拓扑网络的原理,精心选择刚性和半刚性配体,设计不同拓扑结构且具有不同孔道尺寸的MOFs,并筛选出具有较好水稳定性的MOFs,对比其在染料移除的实际应用中的效果。本文相关工作如下:（1）应用刚性1,4-对苯二甲酸（H2BDC）和半刚性3,3′,5,5′-联二苯四羧（H4BPTC）与过渡金属Co（Ⅱ）、Mn（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）在溶剂热条件下合成配合物（1-4）。配合物1和2均具有crb拓扑的两个同构的三维配合物。进而,选用脲热溶剂和含氮配体和刚性对苯二甲酸混配的策略,合成了结构多样的配合物3和4。其中,CoOF-1在水中不稳定,但配合物2-4均具有较好水稳定性,并将其应用于以亚甲基蓝（MB）、罗丹明B（RhB）和甲基橙（MO）染料为模型的有机染料的光降解实验中。实验结果显示,阴离子框架配合物2对阳离子型染料（MB/RhB）有一定的降解效果,而中性框架的配合物（3和4）对阴离子型（MO）有一定的降解效果。（2）染料吸附和选择性分离取决于MOFs孔窗形状和大小,因此选择苯环之间C-C键可旋转的配体（H4BPTC）,与Cd（Ⅱ）巧妙合成了均具有sra拓扑的配合物（5和6）。其中,5具有一维的菱形孔道,其尺寸约为8.80×11.11?2;而6具有不一致的菱形孔道,其孔尺寸分别为8.96×11.37?2和9.53×9.53?2。二者是少见的中性框架,但能选择性吸附、选择性分离阳离子染料（MB）的配合物。为了进一步优化染料吸附过程的有效性,并研究其吸附的动力学、Langmuir和Freundlich吸附等温模型,发现其符合准二级动力学模型,说明其吸附过程是化学吸附;其吸附过程为Langmuir型单分子层吸附。另外,5和6还能光降解染料（RhB和MO）。因此,5和6是少见的集吸附、分离和光催化性能于一身的多功能材料。（3）金属活性位点对染料吸附和分离有着重要的影响,因此,选用In（Ⅲ）和Zn（Ⅱ）,在溶剂热条件下,利用酰胺类溶剂的模版效应,合成了拓扑结构不同的同分异构InOFs-7（unt）和8（PtS）,及全新拓扑结构的五核锌簇（ZnOF-9）。拟合其吸附动力学和吸附等温模型,其吸附机理符合准二级动力学模型和Langmuir单分子层吸附等温模型。配合物7-9均具有较好的选择性吸附,选择性分离MB的能力。明显的是,9的MB吸附量达到了175.24 mg g-1（与MOF-235的吸附能力相当）。同时它们均能降解RhB和MO有机染料。