【摘 要】
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研究火热的金属有机框架(Metal organic frameworks,MOFs)和共价有机框架(Covalent organic frameworks,COFs)是由强键将有机分子或多核簇与有机连接基元连接在一起而制成的网状多孔结构的多孔材料,从而展示出了强大的应用性,例如应用于甲烷存储、二氧化碳吸附及转化、催化等领域。目前使用较多的MOFs和COFs的后修饰方法,一般为基于固液反应的后改性法
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(No.2187010147、21966002);
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研究火热的金属有机框架(Metal organic frameworks,MOFs)和共价有机框架(Covalent organic frameworks,COFs)是由强键将有机分子或多核簇与有机连接基元连接在一起而制成的网状多孔结构的多孔材料,从而展示出了强大的应用性,例如应用于甲烷存储、二氧化碳吸附及转化、催化等领域。目前使用较多的MOFs和COFs的后修饰方法,一般为基于固液反应的后改性法。而根据两种材料的框架结构特点,一般采用共价修饰法和配位修饰法,这类方法简单易操作,由此引发了制备本文改性材料的设计方式。根据以上思路,本论文使用后修饰的手段对MOFs和COFs两种有机框架材料进行改性,通过引入新的功能单元。本文通过固液反应,将二茂铁悬垂物作为力敏团,分别经过席夫碱反应的链路修饰和金属节点取代反应固定在孔壁中,通过对释放铁离子的质量的跟踪实验,发现改性后的金属有机框架(MOF)和共价有机框架(COF)具备机械响应性能,结合电化学CV曲线我们发现该新材料还具有氧化还原活性。随后将改性后的材料与三氯化铁反应,形成Fc·Cl,从而实现阴离子交换方式去除水溶液中的六价铬,整合实验数据发现,二茂铁改性材料吸附六价铬的性能远优于原始材料的吸附能力。接着将吸附铬后的样品进行了扫描电镜SEM、能谱EDS、光电子能谱XPS、X射线粉末衍射PXRD等表征,以此探索吸附反应的机理。本文通过制定简单、通用且低成本的途径,将二茂铁单元和MOFs和COFs组合,以实现机械响应性,Fe离子释放,氧化还原行为以及骨架电荷调制在一起。实现了首例以二茂铁单元为机械载体引入金属有机框架和共价有机框架中,并使得改性材料具有多功能性,释放金属离子,按需产生普鲁士蓝,进一步应用于医学上对有毒离子的吸收,这一研究无论是在医学还是环境领域都有重要的研究意义。
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