4,5-二(1H-四唑-5-基)-1H-咪唑配体的金属有机骨架材料的合成及其性质研究

来源 :东北师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:mzt1989
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,作为一类新型材料,金属有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)得到了研究者越来越多的关注。MOF材料是由金属离子或者金属簇和有机小分子通过配位键相结合形成的立体周期性网状结构,其结构维度从一维到三维不等。由于MOF材料独特的结构和它的多功能性,MOF材料在诸多领域都具有研究应用的前景和价值,例如气体吸附、气体(液体)分离、传感、催化、光电等领域。而在MOF材料实际应用中,一个非常重要的制约因素是MOF材料配位键的属性,由于配位键的键能小,MOF材料结构不稳定,在高温、酸性条件、水、甚至是空气中结构难以保持完整性。MOF材料的不稳定性严重限制了其研究和应用。为了研究和解决这一问题,我们需要研究合成更加稳定的MOF材料的方法和机理。通过前人总结的经验,由含氮配体,例如咪唑、三唑、四唑等与二价金属合成的MOF材料稳定性更强。为了探索具有应用前景的新型稳定MOF材料的合成及其应用,我们选择了一种含有两个四氮唑一个咪唑的有机小分子4,5-二(1H-四唑-5-基)-1H-咪唑作为配体,硝酸锌作为金属源,合成了四种新型MOF材料,主要研究结果如下:1、对第一种MOF材料——Zn3(IBT)2(H2O)2(配合物1):我们对它进行了单晶结构表征,发现其为三维结构。我们对其结构进行了描述,并且测试了其热稳定性,pH稳定性、水稳定性和溶剂稳定性。发现配合物1是一种非常稳定的MOF材料,可以在空气中稳定到至少300℃,在常温常压水中稳定至少三个月,在100℃水中稳定至少8天,在pH范围从2.0到12.0中稳定至少24小时,还有在不同溶剂(三乙胺、N,N-二甲基甲酰胺、甲苯、二氯甲烷、丙酮、甲醇、乙醇、石油醚)高于其沸点的温度条件下稳定至少24小时。我们探讨了其稳定性来源。接着,我们将配合物1应用于质子传导,发现其质子传导效率在30℃和97%相对湿度(relative humidity,RH)下为1.98×10-5 S cm-1,最后我们对配合物1的质子传导机理进行了初步探讨,发现材料的传导机理为Grotthuss机理,质子通过水与氮之间的氢键网络进行传递。2、对第二种MOF材料——[Zn3(C5HN10)2(H2O)2]·(H2O)(配合物2),我们对其进行了单晶结构表征,热重表征,元素分析表征,测试了其水稳定性和热稳定性。发现配合物2为三维结构,具有很好的水稳定性和热稳定性。在水中可以稳定至少三天,在空气中至少可以稳定到至少140℃。通过单晶结构解析,配合物2具有三维孔道,我们通过测试其氮气二氧化碳吸附发现其具有一定的氮气二氧化碳分离性能,并测试了其水蒸汽吸附和乙醇蒸汽吸附曲线,发现其具有一定的对乙醇/水的分离性能。对第三种MOF材料[Zn2(C5H2N10)(H2O)]·(C10H8N2)(配合物3),和第四种MOF材料Zn4(C5HN10)3(H2O)3(配合物4),我们对其进行了单晶结构表征,热重表征,元素分析表征和稳定性探究,发现配合物3具有良好的热稳定性和较好的水稳定性,在空气中可以至少稳定到250℃,在水中可以至少稳定一个月。对于配合物4,我们发现其在水中三天后其结构完整性仍然可以得到保持,证明了多氮唑配体与二价金属配位的MOF材料的优异稳定性。上述研究为今后设计合成结构性能更加优异的MOF材料提供更多素材。
其他文献
核磁共振扩散排序谱(Diffusion-Ordered Spectroscopy,以下简称DOSY)是目前测量溶液样品的自扩散系数D的一个重要的方法。在DOSY实验中,通常可测定不同条件下样品的自扩散系
本文通过实验构建了La-Nd-Fe三元系相图,研究了该体系中Fe含量为65 at.%的三元合金的凝固行为以及相关合金的磁性能与电磁波吸收性能。本论文为开发与La相关的新型高丰度稀土永磁体等稀土功能材料提供了理论基础。主要内容如下:(1)通过合金法和扩散偶法测定了La-Nd-Fe体系在873K下的相平衡关系。实验中发现了La Fe_2和Nd Fe_2相的存在,没有发现三元化合物。实验准确测定了各相的
水驱油田进入高含水的开发后期,要保障油田的稳产与可持续,并保证具有良好的经济效益、较高的最终采收率,油田的动态开发评价研究、剩余油分布规律研究等是油田综合调整部署
当今纺织品的创新设计是艺术和工艺的创新,蕾丝是一种艺术品,不仅仅局限于作为面辅料,也能够被当作一种设计元素,通过结合不同的材质和工艺进行创新,创造出新的艺术效果。本论文提取了蕾丝中的设计元素,结合数码提花技术进行提花面料的创新,为提花面料多样化的视觉效果注入新鲜活力。论文深入研究了蕾丝的风格特征,将蕾丝的视觉风格特征,包括色彩、图案、肌理等要素,对其进行归纳总结并从中提取出设计元素,进行仿蕾丝风格
短纤维增强橡胶复合材料将纤维的刚性与橡胶的弹性有机的结合在一起,在保留橡胶优点的同时赋予橡胶更优异的性能。本文采用芳纶浆粕短纤维作为补强纤维,研究芳纶浆粕(AP)增强炭黑(CB)/高苯乙烯丁苯橡胶复合材料的性能。通过紫外辐照、Li Cl溶液络合、胶乳包覆等方法处理AP纤维,改善纤维与橡胶基体的界面粘结性,结合橡胶加工分析仪(RPA)、力学性能、扫描电子显微镜(SEM)、动态耐切割测试、动态疲劳测试
近些年来,随着太阳能的广泛利用,开发基于丰产元素的光催化材料成为人们关注的重点。人工光合作用,即通过太阳能驱动水分解产氢,是一种提供清洁、可再生能源的有效途径。多金
我国绿色建筑已进入快速发展的阶段,建设生态节能的绿色建筑逐渐成为人们的共识。经济飞速发展的同时,城乡差距也在不断拉大,“绿色建筑”“生态建筑”等理念虽在城市地区得到了广泛的推广应用,而在广大乡镇地区,情况却不容乐观。结合我国目前产业调整现状,在大力发展的新型产业的乡镇建设中,办公建筑具有数量多,分布集中的特点,如何将绿色建筑的理念应用到乡镇办公建筑节能设计中,设计建造出既能满足使用者需求,又能对建
地下水溢流积冰(也被称为冰湖、冰丘、涎流冰等),是指地下水从地表或河冰裂缝溢流出后,受低温影响冻结而成的积冰体。在我国东北大兴安岭地区,溢流积冰漫延开来,会侵害道路或建筑物,以及对基础设施的性能产生负面影响,是寒区特有的一种水文地质灾害。为了更好地解决我国地下水溢流积冰问题,选取世界典型地下水溢流积冰点西伯利亚布鲁斯作为典型研究区。在梳理地下水溢流积冰相关理论的基础上,对研究区的水文、气象和地质等
土壤盐渍化已成为黄河三角洲地区最严重的土壤问题之一,制约了区域经济健康发展,利用遥感手段开展盐渍土监测必要而迫切。在土壤盐渍化动态监测中,单一传感器数据很难满足长
本文选择大兴安岭地区区域河流黑龙江、甘河、呼玛河的洪峰系列作为研究对象,对该区洪水特征,气象等自然因子进行梳理。通过构建的洪水成因数据库,采用传统和现代的长期预报方法分析该区域洪水演变规律,探寻元驱动方式,同时建立该区域洪水长期预报模式。主要内容如下:(1)大兴安岭地理位置特殊,受极涡和地极移动等因素影响明显,夏季洪水形成与冬季降雪融化的形成径流具有耦合性质。选择大兴安岭地区岭北、岭南的指定水文站