摘  要：近年来，关于发光金属有机框架（Metal-Organic Frameworks, MOFs）材料的研究逐渐增多。由于MOFs材料具有结构可调和良好的发光性能，所以在发光器件方面具有潜在的应用前景。在本课题研究中，为了制备新型发光MOFs材料，首先合成了有机配体：三[（4-羧基苯基）苯基]胺(Tcbpa），并对其进行质谱、核磁等表征。然后以三[（4-羧基苯基）苯基]胺为主要配体，与过渡金属离子Cd2+ 通过溶剂热法进行自组装，得到具有良好发光效应的MOFs材料：Cd-tcbpa。单晶结构测试结果表明：该MOFs材料里的镉原子主要采用六配位模式，形成四重穿插的三维框架配合物。荧光测试结果表明配合物的荧光介于蓝光和绿光之间，其最大激发波长为440 nm，最大发射波长为488 nm。

关键词：金属有机骨架材料；三[（4-羧基苯基）苯基]胺（Tcbpa）；发光

Abstract： In recent years, research on the metal-organic frameworks (MOFs) has been increasing. Different structures and tunable luminescence guide MOFs as promising candidates for light emitting devices. In order to prepare the novel luminescent MOFs, we synthesized the organic ligands: tris [(4-carboxyloxy) methyl] amine (Tcbpa) and characterized by its mass spectrometry, NMR and so on.

The MOFs with luminescent effect were obtained by solvothermal method with Cd2+ as the tectonium (t-4-carboxyloxy) The single crystal structure test showed that the cadmium atoms of the MOFs were hexagonal coordination mode, forming a four - stranded two - dimensional framework complex. Fluorescence test results show that the fluorescence of the complex is between blue and green, and the maximum excitation wavelength is 440 nm and the maximum emission wavelength is 488 nm.

Keyword: metal−organic frameworks; tris [(4-carboxyloxy) methyl] amine（Tcbpa）; luminescent

目  录

第一章  绪 论 1

1.1 MOFs的介绍 1

1.2 MOFs的结构 2

1.3 MOFs的设计与合成 2

1.3.1 MOFs的设计 2

1.3.2 MOFs的合成 6

1.3.3 影响MOFs合成的主要因素 8

1.4 基于MOFs结构的属性及应用 9

1.4.1 MOFs作为发光器件和传感器 10

1.4.2 MOFs材料储气 11

1.4.3 MOFs作为磁性分子材料 12

1.4.4 MOFs用于药物传输 12

1.4.5 MOFs作为催化剂 13

1.5 本文主要研究内容 13

第二章  实验部分 15

2.1 主要实验仪器 15

2.2 主要实验试剂 15

2.3 分析测试条件 15

第三章   有机配体Tcbpa的合成及表征 17

3.1 配体的制备方法 17

3.2 配体的表征 18

第四章  MOFs的合成及表征 20

4.1 MOFs的合成 20

4.2 MOFs的表征 21

4.2.1 配合物MOFs的晶体结构 21

4.2.2 配合物MOFs的粉末单晶衍射（PXRD） 23

4.2.3 配合物MOFs的热重分析 24

4.2.4 配合物MOFs的荧光性能 25

结  论 28

致  谢 29

参 考 文 献 30

第一章  绪 论

1.1 MOFs的介绍

MOFs（英文名称Metal organic Framework）是基于配位化学理论发展起来的金属有机骨架化合物。MOFs由金属离子/簇和有机配体构成，已经成为应用广泛的高孔隙率结晶材料，金属有机骨架（MOFs）已经发展成为无机化学研究领域的重要角色。 由于2000年以来所取得的进展，吸引了来自其他学科的研究人员积极探索这一领域， 不同领域的科学协同合作，为金属-有机骨架化学的研究和发展提供了巨大的方便。 MOFs是具有许多优点的材料，包括合成的便利性以及在催化、吸附、分离、发光、生物活性、磁性等方面的优越性质，其最大的比表面积超过了6000 m²/g，易于合成广泛适用于物理和化学应用的特性材料，这些显著特征促成了许多新型多孔材料的开发研究。

基于金属有机骨架（MOFs）的化合物已经发展成为材料化学研究的重要领域。通过金属离子的几何偏好和功能有机配体的仔细组合，形成了MOFs的多维无限结构。因为金属离子（或簇）与有机分子（或配体）通过协调连接成MOFs中的二维（2D）或三维（3D）多孔网络，而桥连配体可以是无机或有机的，所以MOFs可以具有无机和有机材料的优点，但它们比单独由碳碳和金属氧化物键组成的碳材料的物理和化学稳定性高。众所周知，金属离子（或簇）和有机桥连配体在配位行为和几何形状上是多样化的，而且金属离子（或簇）和有机配体的组合方式几乎是无限的，因此，已经合成得到了大量具有不同功能的MOFs，例如气体吸附、分离、感测、催化和发光性能。 MOFs由于其独特的组成和结构，如高周期结、高孔隙度、特殊和可修正的孔表面以及框架灵活性，这些独特的组成和结构促成了一些重要的功能。MOFs的3D周期性和结晶度有利于其结构的确定，特别是单晶X射线衍射，这对于充分了解结构 - 性质关系和更好地设计新材料是至关重要的。通过使用合适的骨架结构和有机配体可以合理地实现MOFs的高孔隙度，这对于分子的吸收、储存、催化等是十分重要的[1]。MOFs的孔表面由无机部分和有机配体的各种官能团组成，它可以很容易地定制，以满足特定的性质或功能，例如选择性吸附、分离和感测。与传统的沸石和其他无机多孔材料相比，MOFs非常独特，因为它们具有高度灵活的主体骨架结构，对于具有特殊吸附、储存、分离和感应特性的智能材料来说，这些结构非常有用[2-6]。