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金属有机骨架化合物(MOFs)是由金属离子结点和桥连配体构筑的一类新型多孔材料,这类物质不仅具有有趣的拓扑结构,而且它们在光学材料,气体储存与分离,磁性材料,催化以及药物传输等领域有着诱人的应用前景。由于可以通过选择恰当的金属离子及配体设计来实现这类材料的功能化,所以设计合成具有新颖结构和特定功能的MOFs材料在化学以及材料学科均引起广泛的兴趣。 本论文利用芳香四羧酸与锆或铪盐在溶剂热条件下得到了十八个结构新颖的金属有机框架材料。首先,利用卟啉四羧酸配体H6L1同锆、铪金属离子反应得到2个异质同晶的化合物[Zr6O4(OH)4(L1)3]n·(solvent)x(1)和[Hf6O4(OH)4(L1]n·(solvent)x(2)。1和2均具有2.5nm的立方笼,并且1具有高的BET比表面积(5033m2 g-1)。由于M6O4(OH)4簇(M=Zr和Hf)具有高的连接,化合物1和化合物2在0到10的pH值范围内都很稳定,并且可通过SCSC转换使二价Cu金属离子嵌入卟啉环,得到了两例金属化的卟啉MOFs化合物1(Cu)和化合物2(Cu)。化合物2,1(Cu)和2(Cu)在室温和一个大气压下时对二氧化碳和环氧化物环化成碳酸酯具有较好的催化能力。当延长配体后,利用卟啉四羧酸配体H6L2在溶剂热条件下同锆、铪金属离子反应则得到2个配合物[Zr6(μ3-OH)8(OH)8(H2L2)2]n·(solvent)x(3)和[Zr6(μ3-OH)8(OH)8(H2L2)2]n·(solvent)x(4),化合物3和4是超分子异构体。同1和2不同的是,3和4均由八节点的Zr6(μ3-OH)8(OH)8簇构建而成。 其次,系统选取芳香四羧酸配体同锆、铪金属离子在溶剂热条件下得到12个结构新颖的配合物:[Zr6(μ3-OH)8(OH)8(L3)4]n·(solvent)x(5),[Zr6(μ3-OH)8(OH)8(L3)4]n·(solvent)x(6),[Zr6(μ3-OH)8(OH)8(H2L4)4]n·(solvent)x(7),[Zr6(μ3-OH)8(OH)8(H2L4)4]n·(solvent)x(8),[Zr6(μ3-OH)8(OH)8(H2L4)4]n·(solvent)x(9),[Hf6(μ3-OH)8(OH)8(H2L4)4]n·(solvent)x(10),[Hf6(μ3-OH)8(OH)8(H2L4)4]n·(solvent)x(11),[Zr6(μ3-OH)6(OH)10(L5)2]n·(solvent)x(12),[Hf6(μ3-OH)6(OH)10(L5)2]n·(solvent)x(13),[Zr6(μ3-OH)8(OH)8(H2L6)4]n·(solvent)x(14),[Zr6(μ3-OH)8(OH)8(L7)4]n·(solvent)x(15),[Zr6(μ3-OH)8(OH)8(L8)4]n·(solvent)x(16)。其中化合物5和6,7、8和9,10和11也分别是超分子异构体。化合物5-16均是由Zr6(μ3-OH)8(OH)8六核金属簇构筑的配位聚合物。此外,利用X-射线单晶衍射、热重分析、粉末衍射、吸附等测试手段对化合物5-16进行了结构及性能的表征。