摘要:最近十几年来，光功能金属有机框架（Metal-OrganicFrameworks,MOFs）材料引起了科学家浓厚的兴趣。具有良好发光功能的MOFs材料在制备发光材料、药物应用、气体吸收等领域具有非常广阔的应用前景，在本课题中，我们首先合成了配体1,3,6,8-四（4-羧基苯基）芘（Tbapy），并对它们进行质谱，核磁以及荧光性能测试。

然后以Tbapy为主要配体，与金属离子Mg2+通过溶剂热法进行合成反应，制备得到一个稳定发光的Mg-MOF材料，通过单晶结构测试，确定MOF材料的结构。荧光测试结果进一步表明，该MOFs材料可以发蓝光，其最大激发波长为465nm，最大发射波长为487nm。

关键词：金属有机骨架；1,3,6,8-四（苯甲酸）芘（Tbapy）；荧光

Abstract:In recent years, the metal-organic frameworks (MOFs) have attracted strong interest from scientists. The optical function of MOFs has a very broad application prospect in the preparation of luminescent materials, drug applications, gas absorption and so on. In this research, we synthesized the ligand (1,3,6,8-tetrakis (4-carboxyphenyl) pyrene) (Tbapy), and charactered them with mass spectrometry, NMR, and fluorescence properties.

Then 1,3,6,8- tetrakis (4-carboxyphenyl) pyrene was used as the main ligand, and were self-assembled with the Mg2+ ions by the solvothermal method to obtain the desired luminescent MOF material. The single crystal structure test was used to determine the MOF material Structure. Fluorescence test results show that the light emission is blue, and the maximum excitation wavelength is 465 nm, the maximum emission wavelength is 487 nm.

Keyword: metal−organic frameworks; 1,3,6,8-tetrakis(4-carboxyphenyl) pyrene (Tbapy); luminescent

目录

第一章绪论 1

1.1MOFs的介绍 1

1.2MOFs的合成 1

1.3MOFs的结构 2

1.4基于MOF结构的应用 4

1.4.1MOF用于去除水污染物 4

1.4.2MOFs材料用于气体的吸附 8

1.4.3MOFs的磁性应用 9

1.5课题研究的内容 10

第二章实验部分 12

2.1主要实验仪器 12

2.2主要实验试剂 12

2.3分析测试条件 13

第三章有机配体tbapy的合成及表征 15

3.1配体的制备方法 15

3.2配体的表征 16

第四章MOF的合成及表征 18

4.1MOF的合成 18

4.2MOF的表征 18

4.2.1配合物MOF的粉末单晶衍射（PXRD） 18

4.2.2配合物MOF的热重分析 19

4.2.3配合物MOF的晶体结构 20

4.2.4配合物MOF的荧光性能 23

结论 24

致谢 25

参考文献 26

第一章绪论

1.1MOFs的介绍

金属有机骨架（MOFs）的化合物应用广泛，已经发展成为材料化学研究的重要领域。通过金属离子的配位方式和有机配体的组合，制备了MOFs的多维无限结构[1]。将超分子化学的有关原理，可通过合理设计而应用于MOF的组装中。MOFs结构中许多组分的组合，在金属离子的具体配位要求和金属离子半径等因素影响下，产生了立体化学问题。在某些情况下，通过使用离子半径较大的金属，如稀土元素来调节，这使得有些问题变得难以解决[2]。尽管存在这些制约因素，但是关于MOF的研究正在不断增加。我们有理由相信，MOF材料有更广泛的未来。

从结构上看，除了一些结构高度有序的稳定MOF材料，许多的MOF具有复杂的连接性。这推动了人们将其视为基于网络的拓扑的认识。形貌特征被用于硅铝酸盐沸石和相关材料的复杂结构的理解[3]。通常，在这种方法中，通过考虑定义二维层的连接性来简化复杂结构。这些层又可以被描述为由六边形，正方形，三角形等衍生的网络拓扑[4]。实际上，这种方法对于描述和理解许多MOF结构大有裨益。

人们对于MOF材料的兴趣在于它们容易制备并具有与铝硅酸盐沸石相当的结构[5]。此外，有机部分可以具有手性中心并赋予MOF结构手性，为框架提供功能性。结构优势对于实现MOFs材料中的许多潜在功能很重要。由于结构的开放性，MOF具有良好的吸附能力，MOF结构中配位不饱和金属中心的存在也可为许多重要反应提供理想的反应位点（催化剂）[6]。在MOFs材料中可以观察到有趣的光学行为，因为有机部分可以通过光学手段激发，以此将能量转移到金属中心。对于使用镧系元素离子制备的化合物尤其如此。因此，MOFs材料不仅具有有趣的结构，而且还展示了可以修饰以适应要求。