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近年来,含有光敏单元的光敏MOFs由于具有高的比表面积、可调的孔尺寸、优美的结构以及其在气体储存/分离,荧光、磁性、传感、催化、电池等领域应用,加上材料独特的光敏特性,正在获得研究领域的广泛的关注。本文根据社会的需要,以晶体工程原理为基础,通过溶剂热方法,选取镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒等十一种镧系金属氯化盐和硝酸盐提供金属离子构建金属中心,选择偶氮苯-4,4¢-二羧酸(H2Azo DC)为有机配体,通过调控和改变DMF、DMSO溶剂分子的种类和体积,合成了三类金属-有机框架材料(MOFs)。这三类MOFs材料进行单晶X-射线衍射和粉末衍射表征,其孔壁特征、热稳定性、溶剂稳定性、吸附性能和紫外光响应效果也获得了对比分析。下面从三个方面对这三类MOFs进行介绍:(1)以镧系镨-铒九种金属的硝酸盐作为金属盐来提供配位中心,用DMF作为配位溶剂分子,形成九个晶体材料。通过单晶X-射线结构表征以及粉末衍射分析,该九个晶体为同构,称为Ln-1系列。以晶体Ln-1-1(Gd)为例进行孔壁分析和紫外光照:沿着c轴方向,该结构呈现一个柔性较强的菱形孔道,偶氮分子在孔壁上有序而紧密地排布;选取五个Ln-1-1(Gd)晶体置于紫外光下,立刻发生旋转、自转、平移、摆动、甚至爆炸等光响应效果,显示出该系列材料具有非常好的光敏感性;此外、通过紫外可见分光光度计探索了该晶体的乙醇溶液在光照前后吸光度的变化,研究了紫外光照射是否会引发孔道溶剂分子的释放;此外,通过77K时,N2吸附测试了其孔容和比表面积,在293K/273K时,该晶体对CO2、O2、N2、CO、H2、CH4吸附以及二甲苯吸附性能也获得了研究。(2)以镧、铈金属的硝酸盐来构建配位中心,同样采用DMF作为溶剂分子,得到了两个晶体材料。通过单晶X-射线衍射和粉末衍射表征发现,形成的两个镧系MOFs为同构晶体,称为Ln-2系列。以其中的晶体Ln-2-1(La)为例进行表征,结果显示:与Ln-1-1(Gd)相比,该晶体除了保持了菱形的孔道外,对角线出现了一个轴向配体;紫外光照射研究显示,该晶体的光响应时间缓慢且效果也较弱,通过仔细的研究,最终得出是对角线配体对孔道的稳固以及配体之间角度性排布减弱了偶氮顺反异构带来的能量累积造成。此外,在295K/273K时,对晶体进行了CO2、CH4、CO、N2、O2气体的吸附和吸附选择性测试,77K时,测试了N2吸附。(3)选取Ln-1系列的九个晶体与Ln-2系列的两个晶体分别浸泡于DMSO溶剂中两天,然后通过单晶X-射线衍射和粉末衍射表征显示,浸泡后的晶体是十一个新的同构晶体,命名为Ln-3系列。对该类晶体进行孔壁分析和溶剂稳定性探究:通过对晶体孔壁分析,观察到该系列孔壁偶氮分子排布疏松且毫无规则,预言其将没有光响应效应,通过紫外光照研究也恰好验证了这一预言。将Ln-3系列放回DMF溶剂,光响应效果恢复,说明DMF、DMSO溶剂实现了单晶-单晶转换;将Ln-3系列原始晶体置于DMF、DMSO、水、甲醇、乙醇等常用溶剂中,发现除了DMF和DMSO两种溶剂分子,在其他溶剂中都不能幸存。显然,Ln-1系列晶体仅对DMF和DMSO两个分子具有高度选择性且可以在其中稳定存在。这些强调Ln-1、Ln-3系列晶体可作为非常有前途的材料来肉眼鉴别DMF和DMSO分子。