基于5,8-二羧酸萘-2-磺酸钠刚性配体构筑的金属有机框架及性能研究

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金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks,简称MOFs)也叫配位聚合物(Coordination Polymers,CPs),是一类较新的由多齿有机配体和金属离子间的配位键形成的三维周期性多孔材料。由于MOFs可以通过改变有机连接基或金属原子来调节化学性质,并且具有高孔隙率和比表面积,所以其表现出高吸附能力,更好的选择性。因此,其在气体吸附和分离、重金属离子去除及有机染料吸附去除等方面表现优异。此外,MOFs在荧光传感、催化等领域也发挥了重要作用,其应用前景非常广阔。本论文,选用5,8-二羧酸萘-2-磺酸钠(Sodium 5,8-dicarboxynaphthalene-2-sulfonate,NaH2DPNS)刚性羧酸配体通过溶剂热法成功合成了5例配合物:{[Eu2(DPNS)2(H2O)4]·4H2O}n(DPNS-Eu)、{[Gd2(DPNS)2(H2O)4]·4H2O}n(DPNS-Gd)、{[Sm2(DPNS)2(H2O)4]·4H2O}n(DPNS-Sm)、{[(Zn5(μ-OH)4)(DPNS)2(H2O)2]}n(DPNS-Zn-1)和{[Zn3(DPNS)2L3]·4H2O}n(DPNS-Zn-2)。通过单晶X射线衍射仪得到配合物的单晶结构,并对其进行了一些基本的表征。同时,重点研究了化合物DPNS-Eu在染料吸附、荧光检测、催化等方面的应用以及化合物DPNS-Zn-1在荧光传感方面的应用。本论文主要包含如下四个板块内容:1.系统介绍了MOFs的概述,合成方法、种类,以及应用领域。简单描述了本论文选题目的,取得的主要成果。2.基于NaH2DPNS与镧系离子合成了三例同构的MOFs材料DPNS-Ln(Ln=Eu,Gd,Sm),并对其进行一系列表征。由于DPNS-Ln优异的发光性能,研究了其发光性质。化合物DPNS-Eu在紫外灯下显示出很强的红光,所以测试了其对有机小分子硝基苯(NB)和硝基呋喃类抗生素(NFAs)的选择性检测。通过各种抗干扰离子和小分子证明了其对NFAs的高选择性。并详细研究了NB和NFAs使DPNS-Eu发生荧光淬灭的可能机理。3.研究了DPNS-Eu在去除水中残留刚果红染料(Cong Red,CR)中的应用。通过Zeta电位,FT-IR,XPS等一系列表征研究其吸附机理,发现静电吸引力、π-π堆积相互作用和氢键作用被认为在DPNS-Eu对CR的吸附中起着重要作用。实验发现DPNS-Eu对CR的最大吸附量可达到1322.9 mg/g,比一般文献报道的都大,而且在经过5次循环后CR去除率还能达到84.39%,所以DPNS-Eu是一种很有潜力的吸附剂。除此之外,还探究了DPNS-Eu在环氧化物催化反应中的应用。4.合成了两例新的MOFs材料DPNS-Zn-1和DPNS-Zn-2,对其进行了一系列表征。并研究了DPNS-Zn-1在农药检测中的应用。研究发现,其对2,6-二氯-4-硝基苯胺(DCN)的检测限可达到5.50×10-6 M,所以其具有选择性检测农药DCN的潜力。
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