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在第一章中,介绍了MOF材料的设计与合成,总结了MOF的特点和应用,阐述了本论文的选题背景、研究内容及意义。
在第二章中,合成了一个平面三脚架羧基配体,其次级三脚架供体位于核心区域的两侧。利用这个配体构建的Eu(Ⅲ)-羧酸多孔框架网络,探索了多孔框架主体与金属客体的相互作用。多孔框架还可以从石油醚和水中去除碘,吸附量达到602mg/g,并且可以在柱色谱法中循环。
在第三章中,通过硫官能化缓解了著名的基于Zr(Ⅳ)的MOF持续不稳定问题,并赋予了有效的金属吸收能力。在配体上设计了丰富的硫醚侧链,这些侧链可方便地从廉价的季戊四醇化合物衍生而来。合成的硫醚功能化UiO-68型多孔固体具有显著进步,在直接暴露于空气中具有长期稳定性,同时保持了从水和有机溶液中吸附汞的能力。还发现了硫醚功能化的NU-1100型立方网络结构,该结构具有比其他硫醚功能化MOF材料更有效的除汞能力,最大吸附量达到322mg/g。
在第四章中,设计了一系列具有系统、区域特异性的硫取代基的配体,并合成了一系列具有多种功能和高度稳定的多孔固体。该工作主要的亮点表现在甲基硫钠和八氟联苯-4,4-二羧酸(8F)之间可控的取代反应。具体而言,就是可以通过区域特异性分别合成3、4、6和8个甲硫基取代的四个产物。第二个亮点是它们都能与Zr(Ⅳ)离子形成UiO-67型网络。除了能控制硫功能化的广度之外,所有这些基于Zr(Ⅳ)的结晶材料在沸水中、在空气中以及在强氧化条件下都是稳定的。
另外,由于硫醇具有丰富多彩的化学性质,引起了广泛的关注和研究。然而,游离的硫醇分子具有高度反应性,应用硫醇分子构建金属硫醇开放框架的固体材料依然存在很大挑战。为此,在第五章中,提出了一种把硫醇配体制备成掩蔽形式硫酯的方法。通过原位合成法,组装出一种结构高度有序的单晶态的半导体和多孔金属二硫烯网络。
最后,由于硫醇具有比硫醚更加丰富和活泼的性能,将硫醇引进MOF是目前硫功能化MOF发展的重要方向。在第六章中,合成了两种丰富硫醇功能化的有机羧酸配体:Ⅱ2L11和H2L12。两个配体都是首次合成并含有极其丰富的硫醇官能团。
在第二章中,合成了一个平面三脚架羧基配体,其次级三脚架供体位于核心区域的两侧。利用这个配体构建的Eu(Ⅲ)-羧酸多孔框架网络,探索了多孔框架主体与金属客体的相互作用。多孔框架还可以从石油醚和水中去除碘,吸附量达到602mg/g,并且可以在柱色谱法中循环。
在第三章中,通过硫官能化缓解了著名的基于Zr(Ⅳ)的MOF持续不稳定问题,并赋予了有效的金属吸收能力。在配体上设计了丰富的硫醚侧链,这些侧链可方便地从廉价的季戊四醇化合物衍生而来。合成的硫醚功能化UiO-68型多孔固体具有显著进步,在直接暴露于空气中具有长期稳定性,同时保持了从水和有机溶液中吸附汞的能力。还发现了硫醚功能化的NU-1100型立方网络结构,该结构具有比其他硫醚功能化MOF材料更有效的除汞能力,最大吸附量达到322mg/g。
在第四章中,设计了一系列具有系统、区域特异性的硫取代基的配体,并合成了一系列具有多种功能和高度稳定的多孔固体。该工作主要的亮点表现在甲基硫钠和八氟联苯-4,4-二羧酸(8F)之间可控的取代反应。具体而言,就是可以通过区域特异性分别合成3、4、6和8个甲硫基取代的四个产物。第二个亮点是它们都能与Zr(Ⅳ)离子形成UiO-67型网络。除了能控制硫功能化的广度之外,所有这些基于Zr(Ⅳ)的结晶材料在沸水中、在空气中以及在强氧化条件下都是稳定的。
另外,由于硫醇具有丰富多彩的化学性质,引起了广泛的关注和研究。然而,游离的硫醇分子具有高度反应性,应用硫醇分子构建金属硫醇开放框架的固体材料依然存在很大挑战。为此,在第五章中,提出了一种把硫醇配体制备成掩蔽形式硫酯的方法。通过原位合成法,组装出一种结构高度有序的单晶态的半导体和多孔金属二硫烯网络。
最后,由于硫醇具有比硫醚更加丰富和活泼的性能,将硫醇引进MOF是目前硫功能化MOF发展的重要方向。在第六章中,合成了两种丰富硫醇功能化的有机羧酸配体:Ⅱ2L11和H2L12。两个配体都是首次合成并含有极其丰富的硫醇官能团。