納米尺度金屬-有機骨架材料的可控制備及其熒光傳感性質(zhì)研究.pdf

1、金屬－有機骨架配合物是一類新型的多功能的多孔材料。由于該類型的材料具有孔道結(jié)構(gòu)多樣、比表面積大，通過更換金屬離子和配體可達到孔道尺寸可調(diào)、形狀可變、維數(shù)可調(diào)、表面易功能化等特點，其在氣體儲存、催化、醫(yī)學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、選擇性吸附等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景，受到化學(xué)工作者廣泛關(guān)注。材料的尺寸降低到納米級別將會展現(xiàn)出新穎的性質(zhì)、比傳統(tǒng)材料性能更加優(yōu)越。金屬－有機骨架納米材料的合成和性質(zhì)研究成為新的研究熱點。納米尺寸的金屬－有機骨架材料在分子水平

2、上提供了一類新的高度可剪裁的有機無機雜化納米材料，并能提高材料在很多方面的性能，包括：新穎的藥物緩釋體系、包封材料、顯影劑、多孔催化材料、氣體存儲材料、磁性和光學(xué)納米材料等，具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　 在本論文中，我們使用超聲和擴散聯(lián)用的方法合成金屬－有機骨架納米晶，它具有簡便和環(huán)境友好等特點。本論文的主要研究內(nèi)容如下：
　　 1.運用超聲和擴散聯(lián)用的方法合成新穎的、具有特殊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的[Zn2(bdc)2(dabco)]

3、金屬－有機骨架納米晶。一系列的對照試驗探究[Zn2(bdc)2(dabco)]納米晶的合成機理。通過X－射線粉末衍射分析樣品的結(jié)構(gòu)，結(jié)果證明通過三乙胺直接混合、三乙胺緩慢擴散以及三乙胺擴散和超聲聯(lián)用等方法獲得的產(chǎn)物是六棱柱型的[Zn2(bdc)2(dabco)]。此外，由掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)照片顯示，不同的合成方法所獲得的六棱柱型的[Zn2(bdc)2(dabco)]的尺寸不同。使用三乙胺緩慢擴散的方法可以獲得微晶，而

4、使用三乙胺擴散和超聲聯(lián)用方法可以獲得納米晶。實驗結(jié)果證實，三乙胺擴散和超聲聯(lián)用方法是一種合成多孔金屬－有機骨架納米晶的高效、簡單、低成本的策略，為其在熒光傳感、磁共振成像以及藥物緩釋等方面的應(yīng)用提供可能。
　　 2.運用超聲和擴散聯(lián)用的方法合成了具有一維納米孔洞的三維熒光金屬－有機骨架納米材料[Cd4(BTC)3(DMF)2(H2O)2]。并且用粉末X-衍射(PXRD)驗證了不同時間所獲得的粉末材料的結(jié)構(gòu)，結(jié)果證實獲得的納米晶的

5、X-射線衍射峰與單晶[Cd4(BTC)3(DMF)2(H2O)2]擬合的X-射線衍射峰一致。在反應(yīng)溶液中引入棉纖維合成了一種可用于痕量硝基爆炸物的檢測的基于[Cd4(BTC)3(DMF)2(H2O)2]納米晶的熒光試紙，這種試紙是通過在溶液中加入棉纖維，使具有熒光性質(zhì)的[Cd4(BTC)3(DMF)2(H2O)2]原位生長于棉纖維之上而制的。光譜滴定法和熒光顯微鏡可視檢測實驗結(jié)果顯示試紙中的熒光金屬-有機骨架納米晶展現(xiàn)出對硝基爆炸物的高

6、度選擇性和敏感性以及對其快速檢測性質(zhì)。
　　 3.運用自犧牲模板策略合成了具有熒光性質(zhì)的鎘基的三維金屬-有機骨架納米管[Cd2(btc)2(H2O)2]。探討了金屬-有機骨架納米管的生長機理并解釋了晶體生長與金屬-有機骨架納米材料的自組裝過程。熒光性質(zhì)實驗探究了其在痕量硝基爆炸物的檢測方面的應(yīng)用性質(zhì)，熒光光譜檢測分析了其對DNT飽和蒸汽的傳感，檢測結(jié)果顯示此金屬-有機骨架納米管對硝基爆炸物的高度選擇性和敏感性以及對其快速檢測性質(zhì)