【摘 要】
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作为一种新型纳米多孔材料,金属-有机框架(MOFs)的结构丰富多样,且具有可设计和可调控性等特点,近年来受到了科研工作者的广泛关注。MOFs材料的结构特性赋予其众多的功能属性,使得这种材料在气体储存、荧光传感、非均相催化、有机染料吸附以及药物运输等诸多领域表现出优异的性能和巨大的应用潜能。本文选用三足咪唑羧酸配体与过渡金属离子(Zn(Ⅱ),Cd(Ⅱ))进行配位自组装,合成了两例结构新颖的MOFs,
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作为一种新型纳米多孔材料,金属-有机框架(MOFs)的结构丰富多样,且具有可设计和可调控性等特点,近年来受到了科研工作者的广泛关注。MOFs材料的结构特性赋予其众多的功能属性,使得这种材料在气体储存、荧光传感、非均相催化、有机染料吸附以及药物运输等诸多领域表现出优异的性能和巨大的应用潜能。本文选用三足咪唑羧酸配体与过渡金属离子(Zn(Ⅱ),Cd(Ⅱ))进行配位自组装,合成了两例结构新颖的MOFs,对两例MOFs的晶体结构和组份进行了表征。在此基础上,对两例MOFs在有机染料吸附和荧光方面的功能性进行了探究,具体内容如下:1.以4,4’,4"-(1H-咪唑-2,4,5-三基)三苯甲酸为配体,过渡金属离子Zn和Cd为金属中心,利用溶剂热方法合成了[Zn3(ITTC)3](Me2NH2)3·3DMF·H2O(1)和[Cd2(ITTC)3](Me2NH2)5·2DMF(2)两例过渡金属-有机框架材料。晶体结构分析表明,配合物1和2均是阴离子型MOFs,具有“三维+三维”的双重互穿插框架结构。其中,1结构中存在开放的一维矩形孔道,孔道尺寸约为31.7 ?×15.6?,具有4节点(3,3,4,5)-连接的拓扑结构,Schl?fli符号为{4.6^2}2{4?2.6^6.8^2}{6^3}{6^5.8};2的结构中存在开放的一维规则六边形孔道,其孔道直径约为34.1?,作为2节点(3,4)-连接的拓扑结构,其Schl?fli符号为{6^3}{6^5.8}。热重结果显示,配合物1和2的分解温度分别为395℃和400℃,表明它们均具有优异的热稳定性。2.基于1和2的阴离子型框架结构特点,对两例MOFs进行了有机染料吸附性能和荧光性能研究。吸附实验表明,在25 ℃,染料溶液浓度为10 mg·L-1,添加5 mg吸附剂(1或2)的条件下,1和2对阳离子有机染料亚甲基蓝均展现出优异的选择性吸附能力。其中,1对亚甲基蓝溶液的吸附在四小时后达到吸附平衡,平衡时的吸附量为Qe=14.88 mg·g-1,对染料的去除率达到96%,利用动力学模型计算1对亚甲基蓝的吸附过程,结果显示其吸附过程符合准二阶动力学吸附模型,相关系数R2为0.9929,表明吸附速率主要受到活性位点的控制。2对亚甲基蓝的吸附在三小时后达到吸附平衡,平衡吸附量为Qe=15.56 mg·g-1,去除率达到99%,计算得出其染料吸附过程同样符合准二阶动力学吸附模型,相关系数R2为0.9986。结果显示,1和2作为一类环境友好的染料吸附剂,可以有效吸附有害的染料分子。荧光测试结果表明,1和2均具有基于配体发射的荧光发光特性。
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