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金属-有机框架(MOFs)是一种新型的多孔功能材料,它由含氧、氮等元素的多齿有机配体(大多是芳香多酸和多碱)与过渡金属或稀土金属离子由配位作用而成的配位聚合物。这类材料由于其结构的多样性以及易功能化的特性已经成为材料化学领域的一个新热点。如今,人们已经能够利用配位聚合物的晶体工程学在一定程度上控制配位聚合物的结构,同时还可以通过改变中心金属离子和功能官能团的有机配体实现配位聚合物以光、电、磁、催化、铁电和二阶非线性光学性质等多种功能。 在过去的十几年里,稀土的有机框架材料因其多种荧光发射而得到人们的青睐。稀土离子具有渐满的4f轨道,电子在轨道之间的跃迁进而产生特征荧光发射。在本论文中,我们报道了一系列稀土-金属有机框架材料,对得到的配位聚合物进行了粉末、红外、元素分析等表征,并深入研究了它们的荧光性能并对其热稳定性以及晶体结构进行了深入解析,最后对其潜在应用进行了分析和探讨。 我们合成这些配位聚合物的方法大多是溶剂热和水热法,我们用到的主要原料有:Gd、Eu、Tb三种稀土的硝酸盐1,3-间苯二甲酸,1,10邻菲罗啉,1,4对苯二甲酸,白屈氨酸,以及高氯酸盐。所有的化合物都通过X-射线单晶衍射确定晶体结构,然后通过X-射线粉末衍射加以确认,并通过元素分析、红外、热重分析等手段进行表征。 我们的几个重要的科研成果总结如下:(1)化合物1-9是具有高量子产率的多色发光和白光发射的一类材料,它们由1,3-间苯二甲酸,邻菲罗啉这些配体和稀土Gd、Eu、Tb的硝酸盐通过溶剂热的方法合成,含铕化合物的量子产率能达75%以上,白光发射材料的量子产率达到了32%。这些化合物体现了较高的热稳定性,可以稳定至450℃。(2)利用Nd(Ⅲ)和Yb(Ⅲ)离子的红外本征发射以及邻菲罗啉等有机配体的天线效应,我们设计和成了具有强烈近红外发射的一类MOFs材料10-11,10具有Nd(Ⅲ)980nm左右的荧光发射,11具有三维结构,在紫外激发下具有Yb(Ⅲ)的近红外发射。(3)合成了一些列具有强烈红光发射的含Eu稀土MOFs材料12,13。具有614nm的本征发射,330nm的紫外激发下,量子产率可以达到78.1%。(4)利用简单的配体我们合成了一类具有螺旋结构的兼有良好荧光发射和二阶非线性的材料14-16。