氨基功能聚合物的合成

毕业论文

氨基功能化聚合物的合成

The synthesis of amine functionalized polymers

摘要

金属有机配位聚合物又称金属有机框架材料(Metal Organic Frameworks，MOFs)是一种多孔的晶体材料，由于其具有高的比表面积、规则的孔道结构和可功能化等特点而倍受关注，MOFS在气体吸附、分离及催化等方面表现出良好的应用前景。由于氨基的强亲和力作用，因此氨基功能化金属有机配位聚合物在应用中越来越受到重视。本文从MOFs的概念、结构特点、常见合成方法以及其应用进行了阐述。并以NH2-BDC以及Zn(NO3)2采用溶剂热法合成氨基功能聚合物IRMOF-3，利用X-射线单晶衍射、热重及红外光谱对该配合物的结构和热稳定性进行了表征。

关键词：金属; 有机配位聚合物; 有机框架; 氨基; 功能化

Abstract

Metal Organic coordination polymer which is also known as Metal Organic framework materials (Metal Organic Frameworks，MOFs) is a kind of porous crystalline materials，due to its special characteristic，such as，its high specific surface area，pore structure functional，and so on，it is attracting public attention.” MOFs in such aspects as gas absorption，separation and catalysis shows a good application prospect”. Owing to the effect of strong affinity of the amine，amino functional metal organic coordination polymer is more and more attention in the applications. This thesis explain the concept of MOFs，general synthesis methods，structure characteristics，and its application. The synthesis of amino functional polymer IRMOF – 3 from NH2-BDC with Zn(NO3)2 using solvent hot method ，and X-ray single crystal diffraction，thermogravimetric (tg)，and ir spectra of the complexes had been used to characterize the structure and thermal stability.

Key words: MOFs; Metal Organic Frameworks; amino; functional

目录

摘要........................................................................................................................ I Abstract ......................................................................................................................... II 1 前言 (1)

1.1 金属-有机配合聚合物的概念 (1)

1.2金属-有机配合聚合物材料的结构特点 (1)

1.3金属-有机配合聚合物常见合成方法 (2)

1.3.1常温溶液合成法 (2)

1.3.2溶剂热合成法 (3)

1.3.3扩散法 (3)

1.3.4其他合成方法 (4)

1.4金属-有机配合聚合物的应用 (5)

1.4.1催化剂 (6)

1.4.2气体储存 (7)

1.4.3气体的吸附分离 (10)

1.5 氨基功能化材料研究的意义 (10)

1.6 本论文的研究要点 (10)

2 实验部分 (12)

2.1 实验药品 (12)

2.2 实验仪器 (12)

2.3金属有机配位聚合物的合成 (12)

2.3.1实验第一组 (12)

2.3.2实验第二组 (13)

2.3.3实验第三组 (13)

2.3.4 实验第四组 (14)

2.3.5实验第五组 (14)

2.4 配合物的单晶结构测试 (15)

2.4.1 对产物IRMOF-3进行热重分析 (15)

2.4.2对产物IRMOF-3进行红外分析 (16)

3 结论与分析 (17)

参考文献 (18)

致谢........................................................................................ 错误！未定义书签。

1 前言

1.1 金属-有机配合聚合物的概念

金属有机配位聚合物又称金属有机框架材料(MOFs)、多孔配位聚合物(porous coordination polymers)、有机无机杂化材料(hybridorganic-inorganic materials)、有机分子筛类似物(organic zeolite analogues)[1]，是指由金属离子和含氧、氮等多齿有机配体通过配位键组装而成的一维、二维或三维结构的聚合物，如图1-1所示。在金属-有机配合物中，除了单核、双核、环状、夹心、簇状和笼状化合物外，还有一类通过多齿配体与金属离子之间的配位键和配体官能团之间的弱作用形成的高度有序的无限结构的化合物。与传统的微孔无机材料如分子筛相比，由于其金属离子和有机配体的选择范围更广，因此可以设计合成具有多种多样的结构形式和独特的光、电、磁等性质的配位聚合物。

目前，已合成的MOFs材料的应用主要集中在吸附分离、气体存储、催化、磁性传导等领域，此外在非线性光学、半导体、传感器、微反应器等方面同样拥有诱人的应用前景[2-5]。

图1-1MOFS材料

1.2金属-有机配合聚合物材料的结构特点

金属有机框架材料是一类由金属离子与含氧、氮等的多齿有机配体(大多数是芳香多酸)自组装形成的微孔网络结构的配位聚合物。按配体的不同，可分为羧酸类配合物、含氮杂环类配体聚合物、混合配体类配合物、有机膦配体构筑的配位聚合物等[6]。MOFs材料的结构特点主要有：

（1）多孔性与孔形状的多样性。MOFs的孔径范围一般在0. 38 ~2. 88nm。例如，MOF-177[7]孔径为 1. 09~1. 18nm，是目前已知的储氢量最大的化合