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论催化剂金属基光色和碱性催化功能材料构建和相关物化性能表征期刊

收藏本文 2024-01-17 点赞:36545 浏览:161729 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:据1965年美国贝尔实验室的J. A. Morton博士所提出的概念,功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能的高新技术材料,因其可在各类高科技领域中用于制备功能元器件而受到探讨者的广泛关注。本论文以金属配位基功能材料为探讨对象,通过设计基本结构基元来构筑新型的金属配位基光色晶体和碱性催化材料。探讨基团的电子特性对材料性能的影响,探寻相关的化学原理与机制。对所合成的光致变色化合物在结构、光致变色性能、热稳定性和抗疲劳特性方面进行总结与探讨,并开展了碱性催化化合物的合成与碱性催化特性调控方面的探讨。取得的主要探讨结果如下:1.用CPBPY(N-(3-苯甲酸基)-4,4’-联吡啶)和p-BDC(对苯二甲酸根)作为连接片段,构建了一个新型的光致变色金属有机框架:[Zn_3(CPBPY)_2(p-BDC)_(2.5)(OH)]·5H_2O(化合物1)。其两重的金刚石型紧密堆积穿插结构为电子给体和受体创造了一个电子转移的桥梁。紫精基上的受体N端与羧基上的给体氧端间的距离为3.733~3.829,符合电子跃迁的要求。在持续的光照下,化合物内有紫精自由基生成,外部晶体的颜色以变成蓝绿色。2.以CPBPY和m-BDC(间苯二甲酸根)作为连接基元,构建了一个新型的紧密堆积2D高稳光致变色金属有机框架:[Cd(CPBPY)(m-BDC)]·H_2O(化合物2)。此类紧密的堆积方式使得晶体的变色态和内部激发的自由基可在空气中稳定有着。在光激发的条件下,这个新型的分子开关可多次重复可逆颜色变化的历程。固体紫外表征的结果表明其变色效率一直保持恒定,展现出优良的实用光色特性。3.以带有吡啶基团的TPT(2,4,6-三(4-吡啶基)-1,3,5-三嗪)和NH2基团的2-氨基对苯二甲酸(2-atp)为混合配体合成了一例新型层状具有狭长孔道结构的金属有机框架材料:Zn_2(TPT)-2(2-atp)I_2(化合物3)。物化性能表征显示位于其孔道边沿的九个N端具有强的碱性催化活性。以其做为固体碱催化剂催化Knoevenagel类缩合反应,24小时后的催化效率可达84.6%。粉末XRD表明反应前后催化剂的框架结构稳定。这些特点使得此催化材料可多次再生循环利用。关键词:功能材料论文框架结构论文光致变色论文固体碱催化剂论文

    摘要5-6

    Abstract6-10

    第一章 绪论10-26

    1.1 金属配位基光致变色材料10-18

    1.1.1 光致变色的定义及其探讨进展概述10-11

    1.1.2 金属-紫精类配位基光致变色材料的探讨进展11-15

    1.1.3 金属-紫精类配位基光致变色材料的运用15-18

    1.1.3.1 无损光信息存储16

    1.1.3.2 X-射线探测材料16-17

    1.1.3.3 防护与装饰材料17

    1.1.3.4 伪装材料17-18

    1.2 金属有机杂化碱性催化材料18-24

    1.2.1 金属有机杂化材料定义18

    1.2.2 金属有机杂化碱性催化材料进展概述18-19

    1.2.3 构建金属有机杂化碱性催化材料的策略及运用进展19-24

    1.2.3.1 碱基悬挂型金属配位基碱性催化材料19-23

    1.2.3.2 后修饰(post-synthesis)法构造的多孔催化框架23-24

    1.3 本课题的探讨作用、目的和主要内容24-26

    1.3.1 本课题的探讨作用和目的24-25

    1.3.2 本课题的主要探讨内容25-26

    第二章 三维穿插模型的光致变色功能材料的合成与相关物化性能的表征26-39

    2.1 引言26-27

    2.2 实验部分27-38

    2.2.1 实验试剂27

    2.2.2 实验设备27-28

    2.2.3 化合物的合成28-30

    2.2.3.1 2,4-二硝基氯苯的合成28-29

    2.2.3.2 一氯化-1-(2, 4-二硝基)-4, 4’-联吡啶盐的合成29

    2.2.3.3 一氯化-1-间苯甲酸基-4,4’-联吡啶盐的合成29

    2.2.3.4 化合物 1[Zn_3(CPBPY)_2(p-BDC)_(2.5)(OH)]·5H_2O的合成29-30

    2.2.4 单晶X射线衍射结构浅析30-33

    2.2.4.1 晶体结构的测定和晶体学数据30-32

    2.2.4.2 化合物 1 的晶体结构描述32-33

    2.2.5 红外光谱浅析33-34

    2.2.6 粉末X射线衍射结构浅析34-35

    2.2.7 热重浅析35-36

    2.2.8 固体紫外浅析36-37

    2.2.9 电子自旋共振(ESR)谱图和电子转移机理浅析37-38

    2.3 本章小结与讨论38-39

    第三章 层状高稳紧密堆积型金属-紫精配位聚合物光致变色晶体材料39-52

    3.1 引言39-40

    3.2 实验部分40-51

    3.2.1 实验试剂40

    3.2.2 实验设备40-41

    3.2.3 化合物 2 的合成41

    3.2.4 单晶X射线衍射结构浅析41-45

    3.2.4.1 晶体结构的测定和晶体学数据42-43

    3.2.4.2 晶体结构描述43-45

    3.2.5 红外光谱浅析45-46

    3.2.6 粉末X射线衍射结构浅析46-47

    3.2.7 热重浅析47-48

    3.2.8 固体紫外浅析48

    3.2.9 电子自旋共振(ESR)谱图和自由基产生机理浅析48-49

    3.2.10 颜色和自由基稳定性的浅析49-50

    3.2.11 抗疲劳性浅析50-51

    3.3 本章小结与讨论51-52

    第四章 金属配位基碱性催化材料的设计与性能探讨52-67

    4.1 引言52-53

    4.2 实验部分53-66

    4.2.1 实验试剂53

    4.2.2 实验设备53-54

    4.2.3 化合物的合成54-55

    4.2.3.1 TPT的合成54-55

    4.2.3.2 化合物 3 Zn_2(TPT)_2(2-atp)I_2的合成55

    4.2.3.3 化合物 4 [Cd(ppda)(py)_2(H_2O)_2]·2py的合成55

    4.2.3.4 化合物 5 Cd_3(2-atp)_3(CPBPY)_2的合成55

    4.2.4 单晶X射线结构浅析55-62

    4.2.4.1 晶体结构的测定和晶体学数据55-59

    4.2.4.2 化合物 3 的晶体结构浅析59-60

    4.2.4.3 化合物 4 的晶体结构浅析60-61

    4.2.4.4 化合物 5 的晶体结构浅析61-62

    4.2.5 红外光谱浅析62-63

    4.2.6 热重浅析63-64

    4.2.7 催化性能的探讨64-66

    4.2.7.1 催化反应64-65

    4.2.7.2 催化产物的GC-MS和核磁的表征65

    4.2.7.3 催化前后化合物 3 的粉末XRD浅析65-66

    4.2.7.4 催化结果讨论与浅析66

    4.3 本章小结66-67

    结论与展望67-69

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