基于含氮羧酸配体MOFs材料的合成与性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:linxiong12
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含氮羧酸类配体具有较强的配位能力和多样化的配位模式,其合成的金属有机框架(MOFs)材料具有迷人的拓扑结构、较大的比表面积和永久孔隙率等特点,使其在气体吸附、催化、磁性、质子传导等领域都有很大的应用前景。本文设计了三种含氮羧酸类配体3,3’,5,5’-偶氮联苯四羧酸(3,3’,5,5’-azobenzene-tetracarboxylic acid,H4L1)、4-[1,2,4]三氮唑-苯甲酸(4-1,2,4-triazole-benzoic acid,HL2)以及3,5-二[1,2,4]三氮唑-苯甲酸(3,5-bis[1,2,4]triazolidine-benzoic acid,HL3)分别与金属离子Mn2+、La3+、Eu3+和Tb3+通过溶剂热法和挥发法制备出了7种MOFs材料:{[Mn(H2L1)(DMF)2]n}(1)、{[Mn(H2L1)(DMF)H2O)]n}(2)、{[Cd(H2L1)(DMF)2]n}(3)、{[La(L23(H2O)2·3H2O]n}(4)、{[Eu(L23(H2O)2·3H2O]n}(5)、{[Tb(L23(H2O)2·2H2O]n}(6)、{[Mn(L32H2·H2O]n}(7),并通过X-射线单晶衍射、X-射线粉末衍射、红外、热重等表征手段确定了它们的晶体结构和热稳定性。对MOFs材料5和6经行了荧光测试,MOFs材料5和MOFs材料6表现出了镧系金属Eu3+和Tb3+特有的荧光特性。同时,利用MOFs材料5的红光发射特性和MOFs材料6的蓝光发射特性,在2:1、1:1、1:2和1:4的比例下,调出一系列红光到绿光的发射光。此外,将MOFs材料5用作金属离子检测,MOFs材料5对检测Fe3+表现出了较高的灵敏度。将MOFs材料1和7进行煅烧得到的衍生物1a和7a作为锂离子电池负极材料进行测试。测试结果表明,两个电极材料的首次放电比容量分别为1125和1214 mAh/g,MOFs材料7的衍生物7a在经过70次充放电循环后,其比容量仍达到827.24 mAh/g。当两个电极材料经过不同的电流密度循环回到50mA/g,其平均比容量分别为738.81 mAh/g、868.10 mAh/g,表现出了较好的重现性,同时通过其倍率性能曲线也说明了两种电极材料具有较好的循环稳定性。
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