链状偶氮配体MOFs材料的设计合成及性能研究

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配位聚合物(Coordination polymer)是由金属离子提供空轨道和有机配体提供孤电子对作为配位点结合形成配位键的化合物。一些含有孔洞的新型化合物有潜在的利用价值,通过选择合适的金属离子和设计出不同结构的有机配体是合成出新颖配合物的关键。金属有机骨架材料(Metal-Organic Framework Materials)作为其中重要的分支之一,在物质分离、药物递送、储存能源、催化、发光、吸附等方面都有重大应用。本文较系统地介绍了MOFs材料在吸附性能上的研究进展及合成路径,设计出一系列含氮链状有机配体,利用含氮配体和含羧基配体提供配位点,与金属离子提供的空轨道自组装结合形成有潜在应用价值的新型络合物,并研究了络合物吸附重金属离子的性能,发现该类MOFs材料在处理工业污染和生活污染等方面具有重大意义。本文合成出含有氧化偶氮,羧酸基团的氧化偶氮苯-4,4’-二甲酸(ADB)配体和含有偶氮、羧酸基团的4-[4-(吡啶-4-基甲氧基)-苯基偶氮]-苯甲酸吡啶-4-基甲基酯(L1)配体、3-[4-(吡啶-3-基甲氧基)-苯基偶氮]-苯甲酸吡啶-3-基甲基酯(L2)配体、3-[4-(吡啶-4-基甲氧基)-氧化偶氮苯]-苯甲酸吡啶-4-基甲基酯(L3)配体,以过渡系金属离子Zn(II)、Co(II)和Cd(II)及镧系金属离子Pr(III)为中心,采用溶剂热的合成方法,成功得到了九例新的配位化合物,分别为[Pr2(ADB)]n(1)(ADB=氧化偶氮苯-4,4’-二甲酸)、[Zn2L12(4,4’-dpa)2]n(2)(4,4’-dpa=4,4’-联苯二甲酸)、[Cd2L12(5-CH3-H2BDC)2]n(3)(5-CH3-H2BDC=5-甲基间苯二甲酸)、[Cd2L12(H2BDC)2]n(4)(H2BDC=间苯二甲酸)、[Co L12(4,4’-bdp)2(H2O)]n(5)(4,4’-bdp=4,4’-二羧基二苯醚)、[Zn L22(5-CH3-H2BDC)2]n(6)(5-CH3-H2BDC=5-甲基间苯二甲酸)、[Zn L22(5-NO2-H2BDC)2]n(7)(5-NO2-H2BDC=5-硝基间苯二甲酸)、[Zn2L3(5-OH-H2BDC)2]n(8)(5-OH-H2BDC=5-羟基间苯二甲酸)、[Zn2L3(H2BDC)2]n(9)(H2BDC=间苯二甲酸),其中配合物6和7是同构配合物,配合物8和9是同构配合物,采用X-射线单晶衍射、X-射线粉末衍射仪(XRD)、红外光谱分析(IR)和热重分析(TGA)等进行表征,着重讨论了[Pr2(ADB)]n对重金属离子Pb2+的吸附情况,发现当溶液p H=6时,[Pr2(ADB)]n对Pb2+有较好的吸附作用。
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