论文部分内容阅读
金属卟啉框架材料(MPFs)是以卟啉为基本构筑单元而形成的一类新型金属有机框架材料(MOFs),它具有MOFs多孔且孔道易于修饰的结构框架,同时具备了卟啉分子的优良性质,在气体的吸附和分离、光敏材料、仿生化学、及非均相催化等诸多领域有着潜在的应用。因此,目前对MPFs的研究已成为材料领域的热点。本论文旨在合成结构新颖的金属卟啉框架材料,首先设计合成了含咪唑基卟啉配体和含吡啶基卟啉配体,并以此为结构构筑单元,采用适当的合成方法,和不同的金属盐反应,以期得到结构新颖、性能优异的金属卟啉框架材料(MPFs),进而研究其结构、性质以及气体吸附性能。主要研究内容如下:1.设计合成了五种新的含氮杂环基团的卟啉单体:5,15-二(4-叔丁基苯基)-10,20-二(4-N咪唑基苯基)卟啉(L1:trans-(tBu-Ph)2(Im-Ph)2Por)、5,15-二(3,4,5-三氟苯基)-10,20-二(4-N 咪唑基苯基)卟啉(L2:trans-(F3-Ph)2(Im-Ph)2Por)、5,15-二(五氟苯基)-10,20-二(4-N咪唑基苯基)卟啉(L3:trans-(F5-Ph)2(Im-Ph)2Por)、5,15-二(3,4,5-三氟苯基)-10,20-二吡啶基卟啉(L4:trans-(F3-Ph)2Py2Por)和 5,15-二(4-叔丁基苯基)-10,20-二吡啶基卟啉(L5:trans-(tBu-Ph)2Py2Por),对其分别进行了质谱(MS)、紫外一可见可见光谱(UV-vis)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、1HNMR及元素分析(EA)等表征。2.合成的卟啉单体分别和不同的过渡金属盐(Fe,Co,Ni)进行溶剂热反应,自组装成功得到了八个结构新颖的二维或三维金属卟啉框架材料:[Co(tBu-Ph)2(Im-Ph)2Por]·2DMF(1),[Co(F3-Ph)2(Im-Ph)2Por]·1.5DMF(2),[Fe(Me2N,F4-Ph)2(Im-Ph)2Por]F-2.5DMF(3),{[Fe(Me2N,F4-ph)2(Im-Ph)2Por]F2·(CH3)2NH2}·2DMF(4),[Fe(F3-Ph)2Py2Por]C1·2DMF(5),[Co(Me2N,F2-Ph)2Py2Por].3DMF(6),[Ni(Me2N,F2-Ph)2Py2Por]·3DMF(7)和[Fe(tBu-Ph)2 Py2Por]C1·2DMF(8),对它们进行了单晶X-射线衍射、粉末X-射线衍射(PXRD)、红外光谱(FT-IR)、固体紫外可见光谱(UV-vis)、元素分析(EA)等表征,其中化合物1,2,5-8为二维层状结构,化合物3和4为三维多孔结构。热重分析表明,这八个MPFs具有高的热稳定性。3.对所得的金属卟啉框架材料进行了 N2、H2和CO2气体的吸附性能检测,结果表明,化合物1-3对N2有较好的吸附性能,化合物1-8对H2和CO2均表现出优良的吸附性能。