石英晶体微天平研究多孔材料Zn2(bdc)(L-lac)(dmf)·DMF和TpPa-1的吸附性质

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多孔材料是一种由相互封闭或贯通的孔洞组成的具有空间网络结构的材料。一般多孔材料在机械性能、传播性能、光电性能、渗透性、吸附性和化学性能等方面具有优点。本论文旨在利用石英晶体微天平发掘新型多孔材料手性金属有机骨架(chiralMOFs)Zn2(bdc)(L-lac)(dmf)·DMF在手性识别中的应用潜力,以及研究新型多孔材料共价有机骨架(COFs)TpPa-1对挥发性有机化合物的吸附行为。主要工作及创新点概括如下:  (1)利用石英晶体微天平(QCM)研究了对映异构体在手性MOFs上的吸附行为以及手性区分。选择了四对对映异构体(R/S-1-苯基乙胺,R/S-1-苯基乙醇,R/S-1-(4-甲氧苯基)乙胺,R/S-1-(1-萘基)乙胺)作为目标分子,对Zn2(bdc)(L-lac)(dmf)·DMF进行了吸附行为和手性识别的研究。利用滴涂法制备了石英晶体微天平的Zn2(bdc)(L-lac)(dmf)·DMF涂层,在四个温度(25,30,35,和40oC)和常压下进行了吸附实验,计算了手性选择因子,并用Dubinin-Astakhov(DA)方程进行了等温线的拟合。涂覆了Zn2(bdc)(L-lac)(dmf)·DMF的石英晶片作为一种新型的手性识别传感器,可以实时监控吸附过程,并作出吸附等温线。涂覆过Zn2(bdc)(L-lac)(dmf)·DMF的手性传感器的手性识别能力与温度和浓度有关。极限吸附量时的手性选择因子为1.36(1-(1-萘基)乙胺)到2.20(1-苯基乙胺)。Zn2(bdc)(L-lac)(dmf)·DMF晶体对对映异构体的选择吸附揭示了手性MOFs作为石英晶体微天平手性吸附剂的潜在应用。  (2)利用石英晶体微天平研究了挥发性有机化合物(VOCs)在新型多孔材料COFTpPa-1上的吸附行为。选择了六种VOCs(甲醇、二氯甲烷、正己烷、正丙胺、甲苯、苯甲醇)作为研究对象,探究了TpPa-1的吸附性质。TpPa-1采用回流的方法合成,缩短了反应时间。用DA方程对TpPa-1的吸附数据进行了拟合,得到了较好的拟合度,进一步解释了TpPa-1多孔材料对六种VOCs的吸附。此外,对等量吸附热也进行了计算。结果表明,按照DA方程拟合的体系特征能E的值为7.64(甲苯)-15.61(丙胺)kJmol-1,Astakhov指数n为1.10(甲苯)-2.66(丙胺),极限吸附量a0为4.6(正己烷)-76.8(甲苯)mmolg-1。
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