【摘 要】
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金属-有机框架（Metal-Organic Frameworks,MOFs）,也称配位聚合物（Coordination Polymers,CPs）,由于其独特的多孔有机-无机周期性结构和功能多样性而成为前沿材料。通过精心组装有机配体和金属节点,MOFs的拓扑几乎可以任意调整,不仅可以获得多种多样的结构,而且还可以赋予其所需的化学和物理特性,例如合适的孔隙率、比表面积以及发光能力等。MOFs因其独特
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金属-有机框架（Metal-Organic Frameworks,MOFs）,也称配位聚合物（Coordination Polymers,CPs）,由于其独特的多孔有机-无机周期性结构和功能多样性而成为前沿材料。通过精心组装有机配体和金属节点,MOFs的拓扑几乎可以任意调整,不仅可以获得多种多样的结构,而且还可以赋予其所需的化学和物理特性,例如合适的孔隙率、比表面积以及发光能力等。MOFs因其独特的结构以及潜在的应用,例如吸附性能、催化转化和荧光检测等而成为当前的研究热点。本论文选择含有吡唑二羧酸基团的1-（4-羧基苯基）-1H-吡唑-3-羧酸（H2L）配体来构筑多功能MOFs,H2L中的两个羧酸基团提供了灵活的配位模式,且吡唑基团中的氮原子不仅可以和邻近的羧基形成螯和的配位模式,还可以作为活性位点来优化靶向MOFs的性质。本文利用H2L和不同金属盐通过溶剂热法合成了八例MOFs,在单晶X-射线衍射仪上得到了单晶结构,并对其进行了基本表征以及功能探究。以下为具体内容:1.阐述了MOFs的研究进展、设计合成及相关应用领域,并介绍了论文选题意义和当前的研究进展。2.利用H2L配体与不同镧系离子构筑了三例同构配合物[Ln2（L）3（H2O）5]n（Ln=Eu（1-Eu）、Tb（2-Tb）、Dy（3-Dy））。其中,1-Eu和2-Tb分别发射强烈的红色荧光和绿色荧光,通过微调Eu3+和Tb3+的比例,获得了颜色从红色、橙红色、黄色到黄绿色、绿色连续变化的双金属掺杂MOFs(1-EuxTb1-x)。研究证明,1-Eu可作为高效识别和检测硝基苯分子的发光探针,检出限可达2.51×10-4 M。此外,利用Ln-MOFs光谱的特殊性,可以将其作为一种独一无二的条形码,用于商品货物的防伪。3.利用H2L配体与Cd2+离子合成了两例不同结构的Cd-MOFs,分别为二维双层结构的{[Cd（L）（H2O）2]·H2O}n（4-Cd）和三维结构的{[Cd（L）（H2O）]·4H2O}n（5-Cd）。并且基于4-Cd的荧光性能,通过合成后掺杂镧系离子得到近白光发射材料Eu3+/Tb3+@4-Cd,其CIE坐标达到（0.33,0.34）。此外,基于5-Cd较大的孔隙率（48.2%）,其表现出良好的对孔雀石绿染料的选择吸附性能,吸附值达到了16.3 mg/g。催化实验证明5-Cd对CO2环加成反应具有较好的催化效果,其中,对环氧氯丙烷的催化转化率高达97.6%。4.利用H2L和4,4’-联吡啶（4,4’-bipy）辅助配体分别与Ni2+、Co2+和Zn2+离子合成了三例MOFs,分别为[Ni（L）（4,4’-bipy）H2O]n（6-Ni）、{[Ni1-xCox（L）（4,4’-bipy）H2O]n（x=1/4,7-Ni/Co）以及{[Zn（L）（4,4’-bipy）0.5]·3H2O}n（8-Zn）。其中6-Ni和7-Ni/Co为同构配合物,分析结果显示与6-Ni的结构相比,7-Ni/Co中约有1/4的Ni2+被Co2+占据。此外,8-Zn可作为高效探测水中抗生素NZF、MDZ及农药DCN的荧光探针,检出限分别为9.32×10-6 M、1.05×10-5 M及2.78×10-5 M。
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