本文關鍵詞：羧基卟啉的金屬有機凝膠和配位聚合物的制備、表征及性能研究

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【摘要】：近年來,環(huán)境治理問題成為當今社會的熱點問題,能夠用于吸附或轉化污染物的有孔材料引起了人們的廣泛關注。根據相關報道,有孔材料大部分為金屬有機框架材料(MOFs)、金屬有機氣凝膠(MOAs)和配位聚合物,這類材料主要以有機配體為構筑單元,金屬離子作為結點通過配位作用制備得到,具有有機配體和無機鹽的雙重特性。因此,在氣體吸附,分子識別,多相催化等方面有著非常重要的應用。本文將設計合成的含柔性鏈的中位取代的四羧基卟啉作為構筑單元,合成了五種對應的金屬卟啉化合物,分別以自由羧基卟啉與金屬卟啉為凝膠因子合成了6種金屬有機凝膠(MOGs)和12種卟啉多孔配位聚合物(PCPs),之后研究了氣凝膠和配位聚合物在氣體吸附、催化氧化及染料吸附等領域的潛在應用前景。主要內容有：1.設計合成了四種自由卟啉和五種金屬卟啉,包括5,10,15,20-四-(3-氨基苯基)卟啉(TAPp),5,10,15,20-四-(4-羧基亞丙氧基)苯基卟啉(H_2TCPOPp)、5,15-二-(4-羧基亞丙氧基)-10,20-二苯基卟啉(H_2Pp1)和5,15-二-(4-羧基亞丙氧基)-10,20-二苯基卟啉(H_2Pp2),以及HiTCPOPp目應的(Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Mn(Ⅲ)、Fe(Ⅲ))金屬卟啉,并對所合成的三種自由卟啉和金屬卟啉進行了質譜、核磁、元素分析、紫外-可見以及傅里葉變換紅外光譜表征,相關的表征證實了所合成的四種自由卟啉與金屬卟啉結構的正確性。2.以自由卟啉H_2TCPOPp為凝膠因子,與金屬鹽Al(NO3)3·9H_2O, Cr(NO3)3·9H_2O,和Fe(NO3)3·9H_2O通過溶劑熱法制備得到了三種卟啉金屬有機凝膠MOG1, MOG2華人 MOG3;以Zn(TCPOPp)為凝膠因子,如同上述方法,制備得到了MOG4, MOG5和 MOG6。采用超臨界CO2流體萃取法將所得凝膠進行干燥得到對應的氣凝膠MOA1-MOA6。之后,對所合成的氣凝膠進行了FT-IR、UV-vis-DRS、TGA、 XRD及元素分析等光譜表征,氣凝膠對氮氣的吸附結果說明它們都具有較大的比表面積。利用SEM和TEM對制備的氣凝膠的形貌進行了表征。最后,研究了配合物對甲苯和乙苯的催化氧化活性,以及凝膠的對于染料亞甲基藍和羅丹明B的吸附性能。3.以自由卟啉H_2TCPOPp為基本的構筑單元與過渡金屬鹽Co(Ⅱ)、CU(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、 Ni(Ⅱ)通過溶劑熱法制備得到了6種多孔配位聚合物(CP_1-CP_6),并對它們進行FT-IR、UV-vis-DRS.TGA.XRD及元素分析等光譜表征,氮氣吸附結果說明它們都具有較大的比表面積,掃描電鏡SEM和透射電鏡TEM對得到氣凝膠的形貌特征進行了表征。最后,研究了配合物對甲苯、乙苯、四氫化萘和二苯甲烷的催化氧化活性,以及配合物對于染料亞甲基藍和羅丹明B的吸附性能。4.以含有羧基的卟啉H_2TCPOPp和Zn(TCPOPp)為構筑單元,通過外圍羧基與加入的稀土鹽(Dy(III).Eu(III)和Gd(III))金屬離子配位,得到了6種多孔卟啉金屬配位聚合物(CP7-CP 12)。通過紅外光譜、XRD.SEM對所得材料進行表征,并測試了CP8的熒光性能。表征中可以看出,聚合物是通過配位作用得到的,有部分晶化現象。
【關鍵詞】：卟啉 金屬卟啉配合物 卟啉凝膠 多孔配位聚合物 吸附 催化
【學位授予單位】：西北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O641.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 前言11-26
• 1.1 卟啉簡介11-12
• 1.2 卟啉的合成方法12-15
• 1.2.1 自由卟啉的合成方法12-14
• 1.2.2 金屬卟啉的合成方法14-15
• 1.3 凝膠因子的研究現狀15-20
• 1.3.1 凝膠簡介15-16
• 1.3.2 凝膠因子的分類16-20
• 1.4 卟啉類凝膠因子的研究現狀20-21
• 1.5 卟啉多孔配位聚合物的研究現狀21-24
• 1.5.1 卟啉多孔配位聚合物在光動力學上的應用22
• 1.5.2 卟啉多孔配位聚合物在催化領域的應用22-23
• 1.5.3 卟啉多孔配位聚合物在吸附領域的應用23
• 1.5.4 卟啉多孔配位聚合物在光電材料領域的應用23-24
• 1.6 選題依據及研究內容24-26
• 第二章 卟啉及金屬卟啉化合物的合成與表征26-49
• 2.1 引言26-27
• 2.2 實驗部分27-36
• 2.2.1 實驗試劑27
• 2.2.2 實驗儀器27-28
• 2.2.3 含不同取代基自由卟啉的合成28-33
• 2.2.4 金屬卟啉化合物的合成33-36
• 2.3 結果與討論36-48
• 2.3.1 合成過程分析36-37
• 2.3.2 質譜分析37-41
• 2.3.3 紫外-可見光譜分析41-43
• 2.3.4 FT-IR光譜分析43-47
• 2.3.5 核磁47-48
• 2.4 本章小結48-49
• 第三章 基于卟啉的金屬有機凝膠的制備49-65
• 3.1 引言49-50
• 3.2 實驗部分50-53
• 3.2.1 實驗試劑50
• 3.2.2 實驗儀器50-51
• 3.2.3 金屬有機氣凝膠的合成51-53
• 3.2.4 卟啉金屬有機凝膠的催化和染料吸附性質實驗53
• 3.3 結果與討論53-63
• 3.3.1 氣凝膠MOA1-MOA6的表征53-60
• 3.3.2 催化活性表征60-61
• 3.3.3 吸附活性表征61-63
• 3.4 本章小結63-65
• 第四章 卟啉多孔配位聚合物的合成、表征及性能研究65-82
• 4.1 引言65-66
• 4.2 實驗部分66-69
• 4.2.1 實驗試劑66
• 4.2.2 實驗儀器66-67
• 4.2.3 卟啉金屬配位聚合物的合成67
• 4.2.4 卟啉金屬配位聚合物的催化性質實驗67-68
• 4.2.5 卟啉金屬配位聚合物的吸附性能實驗68-69
• 4.3 結果與討論69-80
• 4.3.1 卟啉金屬配位聚合物CP_1-CP_6的表征69-75
• 4.3.2 催化活性表征75-78
• 4.3.3 重復性實驗78-79
• 4.3.4 吸附性能實驗79-80
• 4.4 本章小結80-82
• 第五章 卟啉與稀土離子的配位聚合物82-88
• 5.1 引言82-83
• 5.2 實驗部分83-84
• 5.2.1 實驗試劑83
• 5.2.2 實驗儀器83
• 5.2.3 卟啉與稀土配位聚合物合成83-84
• 5.3 結果與討論84-86
• 5.3.1 配位聚合物的紅外光譜84
• 5.3.2 配位聚合物的粉末XRD圖譜84-85
• 5.3.3 配位聚合物的SEM85
• 5.3.4 配位聚合物的組成85-86
• 5.3.5 配位聚合物的熒光86
• 5.4 本章小結86-88
• 第六章 總結與展望88-90
• 6.1 工作總結88-89
• 6.2 工作展望89-90
• 參考文獻90-101
• 攻讀碩士學位期間取得的學術成果101-102
• 致謝102

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