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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。