亞氨基二乙酸衍生物及其金屬有機(jī)凝膠的制備和性能研究.pdf

1、陳文晶亞氨基二乙酸衍生物及其金屬有機(jī)凝膠的制備和性能研究摘要亞氨基二乙酸衍生物及其金屬有機(jī)凝膠的制備和性能研究中文摘要金屬—有機(jī)凝膠(MetalOrganicGel，MOG)是指金屬原子和有機(jī)配體通過(guò)配位作用形成的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的半固體狀物質(zhì)，同時(shí)在凝膠中還存在一些非共價(jià)鍵的相互作用，例如氫鍵，范德華力，舢堆積等。與金屬甫機(jī)框架(MetalOrganicFramework，MOF)相比，金屬有機(jī)凝膠的結(jié)晶性較差，而且結(jié)構(gòu)不明確，但是它

2、仍然存在MOF沒(méi)有的一些優(yōu)點(diǎn)，例如：(1)得到金屬有機(jī)凝膠的反應(yīng)溫度較低，甚至有一部分凝膠在室溫下就能生成；(2)反應(yīng)時(shí)間短，反應(yīng)所需要的溶劑量少；(3)反應(yīng)溶劑廉價(jià)易得，大多數(shù)的反應(yīng)都是以乙醇，水，ⅣⅣ，二甲基甲酰胺(DMF)或者他們的混合物為溶劑，毒性?。?4)可以利用不同形狀的反應(yīng)容器得到不同形狀的凝膠，這使得它在工業(yè)上和商業(yè)上有更加廣泛的用途。同時(shí)，配體和金屬離子的相互作用，多齒有機(jī)配體的定向作用都使得金屬有機(jī)凝膠在催化、傳感、

3、陰陽(yáng)離子識(shí)別、熒光、氣體吸附與分離、電化學(xué)等方面有著潛在的應(yīng)用價(jià)值。本文主要合成了三種亞氨基二乙酸(IminodiaceticAcid，IDA)衍生物的配體，分別用三種配體與Cr3十，A13十，F(xiàn)e”，Zr4反應(yīng)得到五組不同的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的金屬有機(jī)凝膠，測(cè)定了它們的多孔性質(zhì)，并探討了它們?cè)跉怏w吸附方面的應(yīng)用。1、利用半剛性配體BPIDA，分別與Cr(III)鹽，AI(III)鹽進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)，得到了兩種新穎的金屬有機(jī)凝膠。通過(guò)流變、

4、掃描電子顯微鏡、粉末x射線衍射、紅外光譜、X射線光電子能譜、氮?dú)馕摳降葴y(cè)試對(duì)凝膠材料的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)研究。2、利用半剛性配體BPIDA與Fe(III)鹽在室溫下反應(yīng)，得到了一種新穎的金屬有機(jī)凝膠。這種Fe凝膠在一定條件下可以進(jìn)行溶膠一凝膠的相互轉(zhuǎn)換，將該凝膠材料高溫活化，活化后的多孔碳材料具備潛在的電化學(xué)性能。通過(guò)流變、掃描電子顯微鏡、粉末X射線衍射、紅外光譜、氮?dú)馕摳降葴y(cè)試對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)研究。3、利用半

5、剛性配體TPBIDA和TPM—IDA分別與Zr(IV)鹽進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)，得到了兩種新穎的金屬有機(jī)凝膠。通過(guò)流變、掃描電子顯微鏡、粉末X射線衍射、紅外光譜、X陳文晶亞氨基二乙酸衍生物及其金屬有機(jī)凝膠的制備和性能研究摘要III一●l●●_l●lllIminodiaceticacidderivativesandmetalorganicgels：DreDaratlonandaDDllCatlonSJ●l●●●AbstractThegenerat

6、ionofmetalorganicgels謝ththreedimensional(3D)networkstructuresismainlybasedonthecoordinationofmetalionsandorganicligands，aswellassomerelativelyweaknoncovalentinteractions，suchashydrogenbonding，VanderWaalsforce，and兀_兀inter

7、actionComparedwithMOFs，thoughthecrystallinitiesofmetalorganicgelsarepoorandthestructuresofmetalorganicgelsarealsonotclear，theystillhavethefollowingadvantages：(1)ThereactionCanproceedatalowtemperature，somematerialsCanbeob

8、tainedatroomtemperature；(2)Thereactiontimeisshorterandsolventquantityisless；(3)Reactionsolventischeapandwithlowtoxicity，thereactionCanproceedinethanol，water，NNdimethylformamideorthemixtureofthem(4)Theeasilyobtaineddesire

9、dshapesofthegelsbyutilizingvariousshapesofreactioncontainersmakethemmoresuitableforindustrializedandcommercialapplicationsAndthecoordinationofmetalatomsandtheorientationandfunctionalityoforganicpolydentateligandmakemetal

10、organicgelshaveamountsofpotentialapplicationsincatalysis，sensing，anionrecognition，photophysics，vaporadsorption，separationtechnologies，electrochemicaldetection，etcInthiswork，threekindsofderivativeofiminodiaceticacidwerede

11、signedandsynthesized，withwhichfiveseriesofnewstablemetalorganicgelswith3DnetworkstructureshavebeenpreparedsuccessfullybyemployingCr3，A13，F(xiàn)e3andZr4WeinvestigatedtheirporouspropertiesandtheirapplicationingasadsorptionFirst

12、lytwokindsofnovelmetalorganicgelsweresynthesizedusingsemirigidBP—IDAligandandCr(III)，AI(III)bysolvothermalmethodThestructuralandphysicalpropertiesofmetalorganicgelsporousmaterialswerestudiesbydynamicrheologymeasurement，s