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基于新型氮羧酸配体的系列配位聚合物的合成及性质研究认领

作者：

徐田阳

学位授予单位：

广西师范大学

摘要：

配位聚合物（coordination polymers,CPs）是一种多功能材料,是由桥连配体和金属离子通过配位键形成的具有高度规整的无限网络结构的配合物。因其具有丰富多样的结构类型,在荧光识别、催化、吸附、磁性等领域都有很大的应用潜力。含氮羧酸类配体具有丰富的配位模式和较强的配位能力,从而容易产生丰富的框架结构,受到了研究者的青睐。因此本文以两种新型含氮羧酸配体5-((4’-（咪唑-1-甲基）苄基)氧基)间苯二甲酸（H2L1）和5-((4’-（三唑-1-甲基）苄基)氧基)间苯二甲酸（H2L2）分别与过渡金属离子Zn2+,Co2+,和Ni2+合成了6个新的配位聚合物,并分别在荧光识别、电催化、碘负载等方面进行研究,具体研究内容如下: 1.基于H2L1和H2L2的Zn-CPs的合成、晶体结构及荧光性质研究选择H2L1和H2L2配体分别与Zn2+采用水热/溶剂热合成方法成功合成了两个未报道的配位聚合物（ZnL1）_n（1）和（ZnL2）_n（2）,采用XRD、PXRD、IR、TGA、UV对其进行相关表征,1和2都具有sql的拓扑类型二维层状结构,通过二维层之间的π···π堆积形成三维超分子结构。之后对1和2进行结构和Hirshfeld表面分析,研究了1和2的热稳定性和酸碱稳定性。最后对1和2用于荧光识别金属离子方面进行研究,发现1和2对水溶液中的Fe3+检测限分别可以达到3.22μM和0.58μM,在1-12的p H范围和5℃至75℃范围都能具有荧光识别Fe3+,并探究了其荧光识别机理,以及分析了造成1和2荧光识别差异的原因。同时,通过对配位聚合物1和2进行合成调控,成功的构筑了两例新的配位聚合物（ZnL1）_n（1A）和（ZnL2）_n（2A）,进行结构分析得到1A和2A都是二维层状结构。 2.基于H2L1的Co-CPs的合成、晶体结构及铬掺杂衍生复合材料的析氧性能研究选择H2L1配体与Co2+采用水热法进行合成得到配位聚合物（Co L1）_n（3）。研究了不同合成方法对3尺寸大小的影响,选择最小尺寸的晶体用作电催化析氧（OER）方面的研究。通过掺杂Cr3+和碳化的方法来制备电催化剂Cr Co（800℃）-CP,并通过SEM、TEM确定电催化剂形貌,通过XPS确定催化剂的表面组成,使用电化学工作站来测试电催化剂的OER性能。研究发现,在10 m A·cm-2电流密度下电催化剂Cr Co（800℃）-CP的过电位为0.32 V,Tafel斜率为25 m V/dec,优于商业Ir O2(（?）10,0.35 V)的电催化性能。 3.基于H2L2的Ni-CPs的合成、晶体结构及在碘富集与协同导电性研究选择H2L2配体和辅助配体4’4-biby与Ni2+采用水热法进行合成得到配位聚合物[Ni2L2（OH）2（biby）0.5]_n（4）,对4进行X-射线单晶衍射、Hirshfeld表面分析和热稳定性分析。4是具有fsc拓扑类型的三维网络结构,具有32.8%的孔隙率。并对4进行碘负载方面的研究,主要包括时间依赖的碘溶液颜色变化、时间依赖的碘溶液紫外变化、时间依赖的负载量变化。研究发现,4对碘单质在饱和环己烷溶液的吸附量最高可以达到46%,且负载前后的框架结构没有改变。最后还对4的导电性进行了研究,电导率从吸附前的3.816×10-6S·cm-1提高到吸附后的1.105×10-5 S·cm-1,其主要原因应该是4吸附碘后的协同导电性造成的。

摘要译文

关键词：

含氮羧酸配体; 荧光识别; 电催化; 碘负载; 配位聚合物

学位年度：

2021

学位类型：

硕士

学科专业：

化学

导师：

史忠丰

中图分类号：

O641.4[络合物化学（配位化学）]

学科分类号：

070304[物理化学];081704[应用化学];081706[分子化工]

D O I：

10.27036/d.cnki.ggxsu.2021.002399