基于三唑/四唑—羧酸体系金属有机框架的合成与性质研究

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如何有效地捕获和分离CO2等温室气体是当今科学界面临的重大难题之一。近年来,金属有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)材料作为一类优良的吸附材料,在气体存储与分离方面展现出潜在的应用前景,有望成为一种新型CO2储存和分离材料。其中,基于三唑和四唑的富氮类MOFs材料,由于其框架中保留了多个开放的N配位点,能够有效地提高其对CO2的吸附能力,从而受到广泛关注。然而,目前使用羧酸类辅助配体对这类富氮MOFs的结构与性能进行调控的研究相对较少,而系统研究不同功能基团对其CO2吸附性质的影响则更为稀少。因此,本论文选择了2个四唑类配体和2个三唑类配体,引入对苯二甲酸型辅助配体,得到了17个配合物并解析了其晶体结构,并对部分配合物的CO2吸附性质进行了研究。内容如下:   一、以5-氨基-1H-四氮唑和5-甲基-1H-四氮唑为主配体,和对苯二甲酸型配体反应合成了10个ZnⅡ配合物。其中,配合物3为“柱-层”结构,孔隙率较大,通过对对苯二甲酸进行配体功能化(如引入-NH2,COOH,-NO2,-Br等),我们成功得到6个结构相似的、官能团化的多孔MOFs,并对其中的5个MOFs进行了CO2吸附性质的研究,详细讨论了不同官能团对CO2吸附量、吸附热以及CO2/CH4选择性的影响。   二、以1H-1,2,4三氮唑和3-氨基-1H-1,2,4-三氮唑为主配体,引入对苯二甲酸型辅助配体,合成了7个ZnⅡ配合物。本章主要讨论了温度、溶剂、配体的空间位阻等因素对配合物结构的影响。其中,配合物11-12和15-17是由于温度和溶剂导致配合物结构的差异;配合物12-14是由于对苯二甲酸官能团修饰后,官能团空间位阻作用导致形成的结构不同。
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