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多组分金属有机框架(MTV-MOFs)结构分析与性能研究近年来已成为热门课题。通过多组分包括多金属和多配体官能团的引入,借助组分间的协同作用,有效地提升了 MOFs的性能。有关MTV-MOFs的文献调研发现现有研究主要停留在结构构建或性能方面,欠缺对MTV-MOFs结构与性能关系的建立。在性能方面,现有的相关研究主要集中于气体吸附、发光性能、磁性和电化学性能等,缺少在催化方面的研究。此外,对于沸石类咪唑框架(ZIFs)这一特殊类型MOFs,欠缺体系整体结构的分析和结构构筑规律的总结。本文以MTV-MOFs结构为切入点,重点研究MTV-MOFs中组分分布与ZIFs结构系统解构分析。以此为基础,初步建立MTV-MOFs组分分布与催化性能关系和大孔ZIFs结构构筑规律,其主要内容和创新点包括:一鳌合不同金属的5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉,简写为四羧基苯基卟啉(TCPP-M)有机配体的合成。以吡咯和对甲酰基苯甲酸甲酯以及金属氯化物为原料,通过三步反应合成得到了高纯度的TCPP-M有机配体。二具有stp拓扑的系列同拓扑MOFs的设计合成与表征。首先,从拓扑结构出发,以具体结构代替拓扑中的节点,通过改变金属类型,模拟得到设计的MOFs结构。其次,探索反应条件,合成得到了 36种系列同拓扑MOFs,包括27种含有单一次级构筑单元(Secondary Building Unit,SBU)金属的MOFs和9种含有混合SBU金属的MTV-MOFs。最后,借助一系列测试手段,包括单晶X射线衍射(SXRD)、粉末X射线衍射(PXRD)、氮气吸附实验、热重分析(TGA)、红外吸收光谱(IR)和X射线吸收谱(XAS)等对这一系列MOFs进行了详细的结构表征。三系列同拓扑MOFs光催化性能的研究。以光催化氧化1,5-二羟基萘(DHM)这一准一级反应为基础,研究这一系列MOFs催化性能,探索金属种类对MOFs催化性能的影响,分析混合金属MTV-MOFs在催化反应中的行为。四混合金属MTV-MOFs中SBU金属组分分布与光催化机理的研究。通过光催化反应研究发现混合SBU金属表现出两种行为:一些SBU金属组合(Mn/Fe,Mn/Co和Mn/Mg)得到的MTV-MOFs催化性能仅仅处于两种单一 SBU金属MOFs之间;另外一些混合SBU金属MTV-MOFs(Mn/Ni和Ni/Fe组合)的催化活性则超越对应的两个单一 SBU金属MOFs。借助紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)和X射线光电子能谱(XPS)等手段研究分析并发现了混合SBU金属MTV-MOFs中存在两种金属分布模式,分为区域形式(domain)和交错混合(well-mixed)。结合MTV-MOFs催化行为分析,初步建立MTV-MOFs中金属分布模式与催化性能之间的联系。五MTV-ZIFs结构分析和合成。这一部分主要致力于多配体官能团沸石类咪唑框架(MTV-ZIFs)结构方面的分析,重点探讨ZIFs中大环和大孔结构形成条件和规律。验证了采用多配体策略构筑合成大孔ZIF的可行性:在ZIFs结构中,咪唑配体位阻较大4,5号位指向大环内诱导大环的形成,相对较小的2号位则与金属构成小环结构;大环较容易形成大孔结构,但需要小环调节大环之间的角度;大小配体共同构筑形成多种大小环结构,从而形成大孔ZIF。此外,完成了两类大孔MTV-ZIFs的合成与结构表征。