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多酸含氮有机配体构筑mofs材料及性质研究【字数:9066】

2024-02-25 13:35编辑: www.jxszl.com景先生毕设
基于多酸的金属有机化合物具有良好的共沉淀、催化性能。因此该毕业论文报道了两种基于多酸的金属有机框架化合物的合成,并且探索所合成的材料对染料的共沉淀及光催化性能。这两种化合物分别是H4(bnie)4SiW40∙2H2O(化合物1)和Cu4(bnie)4SiW40(化合物2)。MOFs晶体材料的合成方法是溶剂(水)热法,在150 ℃条件下加热72 h,通过调节pH、原料配比、原料种类、溶剂种类等条件,合成出了两种晶体化合物。根据在X-射线单晶衍射仪得到的检测数据,了解到这是两种结构相近的0维基于硅钨酸的金属框架晶体化合物。之后,我们探索研究了这两种化合物对于染料的共沉淀和光催化性能,发现含铜的化合物共沉淀性能优于不含铜的化合物;过硫酸氢钾的加入对化合物共沉淀染料起到了协同作用,可以实现染料的全部去除;在300 W汞灯照射下,样品对染料的去除在30%左右,过氧化氢的加入对样品催化染料起到协同作用,去除率可达66%。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法3
1.1试剂与仪器 3
1.1.1 实验试剂 3
1.1.2 实验仪器 3
1.2制备与合成 3
1.2.1配体化合物的合成3
1.2.2单晶化合物的合成4
1.3单晶化合物的表征4
1.4 单晶共沉淀性能的测定4
1.5 单晶光催化性能的测定 4
2 结果与分析 4
2.1单晶合成结果及分析 4
2.1.1单晶合成实验结果 5
2.1.2配体的合成分析 5
2.1.3单晶的合成分析 5
2.1.4单晶的结构分析 5
2.2样品性质探究结果及分析15
2.2.1样品共沉淀染料的测定结果与分析15
2.2.2样品光催化去除染料的测定结果与分析17
结论 17
致谢18
参考文献19
多酸含氮有机配体构筑MOFs材料及性质研究
引言
多金属氧酸盐(PO *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: @351916072
Ms)是一个特殊的无机簇状化合物,一般由钼、钨、钒等处于最高氧化态的前过渡元素组成。多酸具有结构多样性、形状和尺寸可控、负电荷高、表面富氧,在功能配合物的构建中被广泛应用。此外,多酸在光学、电子、磁性能等方面有广泛的应用前景[13]。自1826年Berzelius报道第一个多酸(NH4)3[PMO12O40]以来,配位化学的一个特殊分支多酸化学随着结构表征技术的发展而引起了广泛的关注。特别是随着单晶X射线衍射的推广和成熟,POM原子结构的精确性得到了肯定[4]。Keggin、Anderson、Dawson、Waugh、Silverton、Lindqvist、Weakley、Standberg、Finke和Preyssler的拓扑结构被依次发现并形成了POMs的十个基本结构[5]。多酸作为一种无机多齿配合物,具有结构上的多功能性,是设计和建造不同结构的主要候选材料,能够合理选择合适的有机分子。多酸与有机配体的功能化提供了一种新的策略,精确地将多酸与高级功能有机部分结合,从而产生基于多酸的有机无机杂化物,从而促进多酸结构的多样性,并增强其在有机介质中的相容性[68]。
金属有机框架(MOFs)的设计与合成受到了广泛的关注,因为它们具有不同的拓扑结构以及在化学物质储存与分离方面的潜在应用[912]。基于多酸的有机无机框架化合物通过共价键连接有机部分到多酸表面,替换多酸氧簇中的氧原子而形成。近年来,多酸基有机无机框架化合物得到了广泛的关注和发展,因为多酸的共价有机改性可以在其表面以一种可靠的、预先确定的方式将多酸与高级功能有机部分结合起来。这为分子杂交材料的发展提供了希望,这种材料可以弥合有机物部分和无机多酸簇合物之间的间隙。可以预料,有机无机杂化材料不仅结合了有机材料的优点(良好的加工能力和多样的电子性能),而且由于非定域有机配体的共价键相互作用,会带来令人兴奋的协同效应,而多酸的固有拓扑结构将保持不变。
金属有机框架是一类由有机连接体和无机金属节点构成的新型分子材料,近二十年来引起了人们的广泛关注。它们的结构清晰,多孔性高,孔大小和组成可调,使它们可能适用于各种应用,包括气体分离和储存、催化和药物输送[1318]。传统上,具有特定活性位点的MOF要么通过溶剂直接合成(直接组装),要么在合成MOF(后合成功能化)后通过共价修饰产生特定位点。这两种策略为构建功能性MOF材料提供了补充方法[1928]。
金属有机配合物改性的多酸基化合物通常利用含氮配体作为有机连接体,如吡啶、吡嗪、咪唑、三唑及其衍生物[2930]。目前,具有两个对称配位基团的配体比较流行。然而,对称双(吡唑)配体很少引入多酸基化合物[3132]。因此,在本研究中,我们选择近几年来比较受欢迎的咪唑作为配体来构筑MOFs材料。咪唑是一种含有两个氮原子的六元环状化合物,具有一定的芳香性,这就决定了以咪唑为配体构筑的材料具有多样的化学反应活性,容易与Zn、Cu、Co等金属离子结合。根据以往的研究,咪唑类配合物具有良好的光学、磁学、电学性质,在物理、化学、生物等学科领域有广泛的应用。
基于多酸的金属有机骨架材料含有多酸金属有机配体单元,通常通过开放网络结构生成MOF材料。因为多酸要么直接是MOF框架的一部分,要么封装在MOF的空腔中,我们称之为基于多酸的MOF材料[33]。多酸基MOF单晶材料包括:(1)直接与有机配体连接的D/F块金属离子改性多酸单元;(2)多酸笼内的多酸阴离子作为模板;(3)以多酸阴离子为柱的多孔无机有机材料;(4)纳米级多酸基MOF晶体材料。目前合成的一些多酸基金属有机化合物具有优异的热稳定性、良好的水稳定性、耐酸耐碱性[34]。基于MOF的纳米笼或通道,可以为多酸提供独特的配位环境,形成具有迷人的光催化性能的主客体混合材料。通过两种策略可以获得主客体混合材料。多酸与金属阳离子和有机配体在一锅法合成反应中直接结合,并可在具有合适纳米孔的预合成多酸中停留。

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