基于均三嗪结构的离子探针和共价有机框架材料的制备及其性能研究

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离子在生命体和环境中起着十分重要的作用,过多离子的存在会影响人体健康、引发疾病,造成环境污染、影响植物生长,因此对离子的检测显得十分重要。离子探针作为一种检测离子的手段,因其选择性高、专一性好等特点被广泛关注,设计合成简单、选择性高、检测快速的离子探针成为了研究热点。此外,共价有机框架材料(COFs)是近年新兴的多孔材料,具有孔道可控、比表面积大和稳定性高等特点,在气体储存、催化等方面具有良好的应用前景。1,3,5-均三嗪结构是一种结构对称、电子亲和性强的多元杂环,具有优异的稳定性和耐腐蚀性等。本文基于具有良好稳定性的1,3,5-均三嗪结构,以三氟甲磺酸与对氨基苯腈为原料合成2,4,6-三-(4-胺基-苯基)-1,3,5-三嗪(TAPT),随后进行了以下研究:一方面,均三嗪结构TAPT与3,5-二叔丁基水杨醛、2-吡啶甲醛和2-羟基-1-萘甲醛通过醛胺缩合反应合成了三种离子探针TAPT-1、TAPT-2和TAPT-3,通过1H NMR、13C NMR、LCMS、FT-IR及元素分析对其进行表征。利用光谱法考察了三种探针对离子的识别性能及抗干扰性能等。TAPT-1可以利用紫外-可见光谱选择性地识别出Cu2+、Hg2+及F-,对Cu2+可实现裸眼识别;TAPT-2热稳定性最好,对Co2+有专一性识别;TAPT-3对Zn2+、Cu2+、Hg2+及F-均可以实现紫外-可见光谱识别,对Zn2+的识别灵敏度最高,最低检出限可达1.80×10-6mol/L。另一方面,TAPT与间苯二甲醛利用溶剂热法制备了一种COFs材料COF-D,通过FT-IR、BET、SEM、XRD等手段对其进行表征。COF-D具有321.78m2/g的比表面积和1.98 nm的孔径,是一种结构规整的无定形材料。在碘吸附方面表现出良好的吸附性能,最高吸附容量可达2 647 mg/g,材料实现了重复性使用。负载醋酸铜的Cu@COF-D材料,孔隙率相较COF-D有所降低,通过苯乙烯氧化生成苯甲醛反应考察了其催化活性,20 mg催化剂,n(苯乙烯)/n(HBTP)=1:3,反应温度为60℃,以CH3CN为溶剂反应7 h,催化活性最高,苯甲醛产率为43.07%。
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