混合配体构筑的过渡金属配位聚合物及其性能研究

作     者：王嘉欣 

作者单位：陕西理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：卢久富

授予年度：2024年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 

主      题：配位聚合物 荧光传感 电化学 光催化降解 

摘      要：近年来,杂化材料的设计和开发受到了极大的关注,也被认为是配位聚合物（CPs）或配位网络。这类材料不仅表现出由金属离子或团簇和有机配体通过配位键产生的自组装,还表现出通过二次相互作用产生的自装配。CPs可以有无限的结构,这些不同的结构可以通过选择不同的金属离子或不同的配体来实现。同时它们具有高比表面积、永久空隙、光学性质可调、吸附亲和力强、磁性稳定等特点,因此被广泛应用于化学传感、能量转换、生物成像等领域。 本论文选择双咪唑含氮配体和羧酸配体作为混合配体,分别与过渡金属Cu、Ni、Co、Zn以及Cd离子在不同溶剂作用下,通过溶剂热反应构筑了八例新型配位聚合物。{[Cd（MIP）(1,3-BIP)]·1/3DMF}_n（SNUT-41）,{[Co（MIP）(1,3-BIP)]·1/2DMF}_n（SNUT-42）,{[Cu（MIP）(1,3-BIP)]·2/3DMF}_n（SNUT-43）,{[Zn（MIP）(1,3-BIP)]·DMF}_n（SNUT-44）,{[Co（MIP）（BMIP）]·1/2DMA}_n（SNUT-45）,[Co（MIP）（BMIP）（Et OH）HO]_n（SNUT-46）,{[Cd（MIP）(BMIP)]·2/3DMF}_n（SNUT-47）,[Ni（MIP）（BMIP）]_n（SNUT-48）,并进行了基本的结构表征和性能研究,以下为研究内容: 第1章对配位聚合物进行了基本的概述,并对其合成方法及相关应用领域进行了具体阐述,最后介绍了论文的选题背景及当前研究进展。 第2章在溶剂热条件下合成了四例新型配位聚合物:{[Cd（MIP）(1,3-BIP)]·1/3DMF}_n（SNUT-41）,{[Co（MIP）(1,3-BIP)]·1/2DMF}_n（SNUT-42）,{[Cu（MIP）(1,3-BIP)]·2/3DMF}_n（SNUT-43）和{[Zn（MIP）(1,3-BIP)]·DMF}_n（SNUT-44）。对其进行了粉末X-射线衍射、红外及热重分析等结构表征,并对四例配位聚合物进行了紫外漫反射研究,结果表明SNUT-41～SNUT-44是具有宽带隙的半导体材料,其中SNUT-42和SNUT-44对罗丹明B（Rh B）的降解率达到81%和79%,SNUT-43对罗丹明B（Rh B）和甲基蓝（MB）的降解率达到85%和90%。此外,荧光传感的研究表明,SNUT-41和SNUT-44可以作为荧光探针来检测水中存在的Hg离子,SNUT-41的检测限为1.64×10 mol/L,SNUT-44的检测限为1.76×10 mol/L。同时,SNUT-42电极在碱性电解液中表现出优异的OER催化性能。 第3章在溶剂热条件下合成了四例结构新颖的配位聚合物:{[Co（MIP）（BMIP）]·1/2DMA}_n（SNUT-45）,[Co（MIP）（BMIP）（Et OH）HO]_n（SNUT-46）,{[Cd（MIP）(BMIP)]·2/3DMF}_n（SNUT-47）和[Ni（MIP）（BMIP）]_n（SNUT-48）。对其进行了粉末X-射线衍射、红外及热重分析等结构表征,对四例配位聚合物进行了光催化降解有机染料的研究,SNUT-45和SNUT-48对甲基蓝（MB）的降解率达到了96.7%和94.9%,且SNUT-46对罗丹明B（Rh B）和甲基橙（MO）染料的降解率达到了77.4%和80.5%。此外,SNUT-47可以作为荧光探针用来检测水中的Na,其检测限为2.56×10 mol/L。同时研究了SNUT-45与SNUT-46的电催化析氧反应,SNUT-46的C值为6.8 m ***,Tafel斜率为71 m ***,具有更高的OER电催化活性。