含氨基酸衍生物的MOFs孔道調控及吸附性能研究.pdf

1、金屬有機骨架材料(MOFs)作為一種新型的多孔材料，是沸石之外又一類重要的納米材料。此類材料的磁、電、吸附、催化性能和特殊的結構引起了廣泛的關注。本論文設計并合成了三種N-(吡啶甲基)-氨基酸配體，并利用紅外、核磁共振氫譜、熱重分析等對其結構進行了表征。利用常溫揮發(fā)法、水熱法及溶劑熱法，同過渡金屬構筑出一系列新型的手性氨基酸衍生物配合物，對其結構進行了表征并研究了其性質。具體內容如下：
　　1.選用4-吡啶甲醛分別與L-天冬氨酸、

2、L-亮氨酸和L-纈氨酸反應得到：N-(4-吡啶甲基)-L-天冬氨酸(4L-H2pasp)、N-(4-吡啶甲基)-L-亮氨酸(4L-Hpleu)和 N-(4-吡啶甲基)-L-纈氨酸(4L-Hvgly)共三種配體，用核磁、紅外等對其進行了表征。再將配體同過渡金屬構筑出四種配合物1–4，分別為{[Mn(4L-pasp)(2H2O)]·H2O}n(1)、{[Zn(4L-pasp)(H2O)]·H2O}n(2)、[Cu(4L-pleu)(Cl)]

3、n(3)和{[Zn(4L-vgly)Cl]·2H2O}n(4)。晶體結構表明，1和2都是1D鏈狀結構，通過氫鍵的作用，最終形成一個3D結構；3和4為3D網(wǎng)絡結構。另外用均苯三甲酸(H3BTC)與Cu鹽合成經(jīng)典微孔MOF[Cu3(BTC)2(H2O)3]n(Cu-BTC)。并對所有化合物的紅外光譜、XRD譜圖、熱重和熒光性質進行了研究。
　　2.重點研究了多孔MOF4和Cu-BTC對正己烷(n-C6)和2-甲基戊烷(i-C6)的吸附

4、分離性能。其中MOF4吸附n-C6和i-C6的靜態(tài)飽和吸附量分別為1.50 g·g-1和0.20g·g-1，Cu-BTC的分別為0.24g·g-1和0.25g·g-1。而4對n-C6和 i-C6的動態(tài)飽和吸附量分別為1.24 g·g-1和0.29 g·g-1，Cu-BTC對n-C6和i-C6的動態(tài)飽和吸附量分別為0.22 g·g-1和0.21 g·g-1。然后將4和Cu-BTC分別進行對n-C6/i-C6混合體系的動態(tài)分離實驗，發(fā)現(xiàn)4對

5、二者的分離系數(shù)(4.24)大于Cu-BTC(1.07)的。研究結果表明MOF4與Cu-BTC相比對正異構烷烴有更優(yōu)異的吸附分離性能。這些成果都為進一步研究正異構烷烴的分離提供了理論和實踐經(jīng)驗。
　　3.本文還研究了4和Cu-BTC對染料和碘的吸附或光催化效果。對于MOF4，在紫外光照射20 min后，污染物亞甲基藍(MB)達到將近100％的去除率，而甲基橙(MO)和羅丹明B(RhB)的去除率分別為80％和50％，但隨著時間的延長，