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摘 要

本文开发出一种新型吸附材料MOFs，该材料以苝酰亚胺衍生物为配体，Hf基金属簇为次级结构单元。

利用多种测试分析手段对MOFs的结构和形貌进行了分析和表征，评价了其对气体的吸附性能。通过红外光谱、X射线衍射、核磁共振、N₂吸附-脱附等表征，证明了得合成的新材料MOFs纯度较高，且吸附能力较强；利用热重分析法，探究表明材料的热稳定性能相对较高；通过气体吸脱附的研究，证明MOFs具有良好的吸附CO₂性能。

关键词：吸附剂 高效吸/脱附 稳定

ABSTRACT

In this paper, a new type of adsorption material MOFs was developed, which takes perylene imide derivatives as ligands and HF based metal clusters as secondary structural units.

The structure and morphology of MOFs were analyzed and characterized by a variety of test and analysis methods, and its adsorption performance for gas was evaluated. Through the characterization of infrared spectrum, X-ray diffraction, nuclear magnetic resonance, N₂ adsorption desorption and so on, it is proved that the purity of the new material MOFs is high, and the adsorption capacity is strong; by thermogravimetry, the thermal stability of the material is relatively high; by the research of gas adsorption desorption, it is proved that MOFs has good adsorption capacity of CO₂.

Key words: efficient；adsorption / desorption of adsorbent；stable

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 3

1.1 苝酰亚胺类金属有机骨架的制备及其性能研究 3

1.1.1 苝酰亚胺的研究进展 3

1.1.2 苝酰亚胺类物质的研究热点 3

1.1.3 苝酰亚胺类物质发展趋势以及展望 3

1.2 金属有机骨架 4

1.2.1 结构组成与设计 5

1.2.2 MOFs的合成 6

1.2.3 金属有机骨架的应用 7

1.3 课题的提出 8

第二章 苝酰亚胺类金属有机骨架的制备及表征方法 9

2.1 实验原料 9

2.2 实验和表征仪器 9

2.3 样品的制备 10

2.3.1 制备配体P-2COOH： 10

2.3.2 制备Hf-MOF： 10

2.4 样品Hf-MOF的表征 10

2.4.1 X射线衍射 10

2.4.2 比表面及孔结构分析 11

2.4.3 傅里叶变换红外光谱 11

2.4.4 热重分析 11

2.4.5 扫描电镜 11

2.4.6 核磁共振氢谱 11

2.4.7 紫外可见吸收光谱 11

2.4.8 吸附性能测试 11

第三章 Hf-MOF的表征及分析 12

3.1 配体的结构分析测试 12

3.1.1 傅里叶变换红外光谱分析 12

3.1.2 ¹H NMR分析 12

3.1.3 紫外可见吸收光谱分析 13

3.2 Hf-MOF的结构与性能表征 14

3.2.1 X-射线衍射测试 14

3.2.2 N₂吸附-脱附测试 14

3.2.3 吸附性能测试 15

3.2.4 SEM测试 15

3.2.5 热重分析 16

第四章 结论与展望 17

4.1 结论 17

4.2 展望 17

参考文献 19

致谢 21

第一章 绪论

1.1 苝酰亚胺类金属有机骨架的制备及其性能研究

1.1.1 苝酰亚胺的研究进展

Kardos于1913年发现首个苝系衍生物^[1]后，研究者开始深入研究探索其合成方法。对于绝大部分的苝酰亚胺类化合物，其难溶性成为攻克的难点，而如何提高它的溶解性是人们一直以来的研究方向^[2]。

研究学者们通过大量的实验最终得到两种易于采用方式，解决了如何提高苝二酰胺的

方法二则是在海湾处引入取代基，就是在苝四羧酸亚胺和苝四二酐的1，6，7，12或者1，7位上引入增加溶解性的取代基团。

D.Y.Yan等研究者在2003年将苝核和低聚的分子连接在一起，从而获得了拥有良好的溶解性的苝系聚合物。H.Tian等研究学者在2006年再次通过改变跟苝连结的聚合物，增加聚合物链从长度，使得苝系衍生物的溶解性得到提高，光电性质更加优异，从而使得它在太阳能电池领域得以更好的应用。而Y.J.Shen等研究者又在2008年于酰亚胺的位置上做出改变，方法是接上特殊的杂环长链，这种杂环长链含有硫原子，这种方法制得的有机多功能分子，同样具有良好的溶解性和优异的电化学性质。

1.1.2 苝酰亚胺类物质的研究热点

激光染料、分子开关等众多领域^[3]。目前，除了这些还包括有机光导材料、化学发光色素、液晶显示材料等领域成为研究热点。

即使在众多领域得到发展，苝酰亚胺类物质仍然存在溶解性不高这一难以解决的问题。为使在上述领域得到更好的发展应用，研究者同样也致力于如何提高它的溶解性。

1.1.3 苝酰亚胺类物质发展趋势以及展望

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