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金属-有机框架(MOFs)化合物作为新型功能分子材料,不仅具有多样的结构、新颖的拓扑以及可设计等特点,而且在气体存储与分离、化学传感、光学、磁学等方面均具有潜在的应用价值,受到广大科研工作者的关注和重视,其中研究较多的是含氮类配体和含羧基类配体构筑的MOFs。尽管相关的研究已经取得了很大的进展,但是合理设计和合成具有特定结构和性能的MOFs仍然是一个挑战。因为MOFs的自组装过程受到多种因素的影响,因此,系统深入地研究这些因素对配合物自组装过程的影响是一项很有意义的工作。本论文利用含4-咪唑基配体1,3-二(4-咪唑基)苯(L~1)、1,4-二(4-咪唑基)苯(L~2)和4,4’-二(4-咪唑基)联苯(L~3)及多种羧酸配体与过渡金属盐反应,在水热和溶剂热条件下构筑了18个新型MOFs,考察了金属离子、辅助配体和反应溶剂等条件对MOFs结构和性质的影响。研究了配合物气体/蒸汽吸附、荧光、磁性等性质,考察了部分MOFs在识别和探针方面的应用。论文主要工作分为以下四部分:一、利用配体L~1、L~2和高对称性的三元羧酸1,3,5-三(4-羧基苯基)苯(H3BTB)与过渡金属盐反应构筑了 5 个新的 MOFs。[Ni3(L~1)4(BTB)2(C2H5OH)2(H2O)6]·3H2O(1),[Ni3(L~1)4(BTB)2(H2O)8]·8H2O(2),[Cd3(L~1)2(BTB)2(H2O)]DMF H2O(3)(DMF:N,N-二甲基甲酰胺),[Ni3(L~2)3(BTB)2(H2O)6]·4H2O(4)和[Cd3(L~2)3(BTB)2]·H3BTB·H2O(5)。1 和 2是1D链结构,4和5是2D层状结构,并通过氢键作用连接形成3D超分子结构,3是3D多孔框架结构。探讨了反应溶剂和金属离子等因素对MOFs结构的影响。研究了配合物3的气体吸附、识别以及二阶非线性(NLO)光学和铁电等性质。二、基于配体L~1和多羧酸配体H3BTB与Co(Ⅱ)/Cd(Ⅱ)盐反应得到了 2个多孔MOFs,[Co4(μ3-OH)2(L~1)(BTB)2(H2O)3]·5.6H2O(6)和[Cd3(L)2(BTB))2(μ2-H2O)]·74H2O(7)。6是(3,7)-连接双节点3D拓扑,Schlafli符号为{4·62}2{42·616·83},7是一个(3,4,8)-连接的三节点3D拓扑结构,其Schlafli符号为{4·62}2{42·63·7}{44·614·73·86·10}。此外,研究了配合物的热稳定性、荧光、磁性、吸附等性质,研究结果表明6和7表现出对C02(相对于N2)有明显的选择性吸附作用,另外,6和7可以选择性吸附染料甲基橙分子,6的磁性研究结果表明四核钴簇中Co(Ⅱ)离子之间存在反铁磁相互作用,而7对丙酮、环己酮、苯乙酮和二苯甲酮分子表现出优良的荧光识别性能。三、利用刚性配体L~2和羧酸配体二苯甲酮-4,4’-二甲酸(H2bpdc)、2,4’,5-联苯三羧酸(H3bptc)与过渡金属盐在水热/溶剂热条件下反应,构筑得到了 5个新颖MOFs,[Zn(L~2)(bpdc)]·1.6H2O(8),[Ni(L~2)(bpdc)](9),[Co(L~2)(bpdc)]·H2O(10),[Ni3(L~2)2(bptc)2(H2O)10]·2H2O(11)和[Cd2(L~2)(Hbptc)2](12)。8 和 9 是同构的 3D 结构,具有4-连接3D拓扑,Schlafli符号为(65·8),10是1D链结构,11和12是金属离子调控的两个结构不同的MOFs:11是2D层状结构,12是3D结构。12是(4,5)-连接双节点3D拓扑,Schlafli符号为{43·63}{43·66 8}。探讨了金属离子和辅助配体对配合物结构的影响,并且对这些MOFs的吸附和荧光性质进行了研究,结果表明8和12可以作为识别丙酮、环己酮、4-庚酮、5-壬酮和Fe3+离子的荧光探针。四、含咪唑基配体L~1/L~3,辅助配体二苯醚-4,4’-二甲酸(H2oba)、3,4’,5-联苯三羧酸(H3BPT)、3,3’,5,5’-联苯四甲酸(H4BPTC)与Zn(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)/Cd(Ⅱ)盐反应得到了66新的MOFs:[Cd(L~1)(oba)]·DMF(13),Ni3(L~1)2(BPT)2(H2O)4(14),[Zn2(L~1)2(HBPT)2]H2O(15),Ni(L~1)(BPTC)0.5(H2O)2(16),Ni2(μ2-O)(L~3)2(oba)2(H2O)2(17)和[Ni2(L~3)3(BPTC)(H2O)2]·6H2O(18)。13,15,16和17是2D层状结构,配合物14为一个(4,4)-连接两节点3D拓扑,Schlafli符号为{3·4·5·83}4{32·82·92},18为3D多孔结构。研究了金属离子和咪唑配体对配合物结构的影响,并且对这些MOFs的吸附和荧光性质进行了研究。结果表明配合物18对CO2(相对于N2)有明显的选择性吸附作用,而13和15可以作为识别丙酮分子和Fe3+离子的荧光探针。