異煙酸構(gòu)造鋅金屬有機框架化合物制備與光學(xué)性能研究1課件

基于鋅金屬有機框架的制備與熒光性能研究指導(dǎo)老師：魏學(xué)紅答辯人：許元專業(yè)：化學(xué)基于鋅金屬有機框架的制備與熒光性能研究研究背景主要內(nèi)容(1)MOFs的材料結(jié)構(gòu)和組成(2)MOFs的熒光特性(3)MOFs在熒光傳感器中的應(yīng)用研究方法研究背景金屬有機框架(Metal-OrganicFramewoks,MOFs)是近年來受到廣泛關(guān)注的一種新型的固體材料，在熒光、催化、傳感、藥物傳輸以及氣體吸附與分離等領(lǐng)域中具有潛在的應(yīng)用價值。十幾年來，發(fā)光MOFs材料得到了科研工作者們的極大關(guān)注，MOFs材料具有其獨特的材料的組成，和材料的結(jié)構(gòu)。MOFs在熒光傳感器方面也有很多應(yīng)用和研究。我們可以從一些具有熒光的配體入手，構(gòu)建具有熒光性能的化學(xué)傳感器應(yīng)用的MOFs。異煙酸（HIN）作為一種常見的配體被廣泛應(yīng)用在MOFs合成當(dāng)中。MOFs的熒光特性

MOFs材料能夠因其客體分子改變或金屬離子配位環(huán)境的改變，而發(fā)光特性發(fā)生改變。材料在分子傳感方面被認為極具開發(fā)應(yīng)用?；谟袡C配體的發(fā)光有機配體引起MOFs材料發(fā)光行是由π→π*躍遷，和n→π*的躍遷引起。原理：有機配體吸收一定的能量，使處于基態(tài)的電子躍遷至激發(fā)態(tài)，經(jīng)過振動豫馳、內(nèi)部轉(zhuǎn)化、系間竄越等，并最終以光的形式釋放能量，回到基態(tài)。這個過程可以由杰布朗斯基態(tài)圖來表示

圖二杰布朗斯基態(tài)圖（S0表示配體的基態(tài)；S1表示第一激發(fā)單重態(tài)；T1表示第一激發(fā)三重態(tài),F表示熒光，P表示磷光）

發(fā)光材料其最大的應(yīng)用就是制作發(fā)光器件。MOFs具有結(jié)構(gòu)的多樣性和發(fā)光波長的可調(diào)性，被認為是發(fā)光器件的良好材料。

分子熒光方法因為具有測量簡單、靈敏度高、易于調(diào)節(jié)等優(yōu)點，在環(huán)境系統(tǒng)和生物系統(tǒng)中的物質(zhì)檢測方面，受到了極大的關(guān)注。同時由于MOFs材料結(jié)構(gòu)可裁剪，用于制備MOFs的有機配體和金屬離子選擇性廣闊，所以在熒光檢測方面具有廣闊的應(yīng)用前景。我們可以將MOF發(fā)射波長調(diào)節(jié)到白光波長范圍可以用于照明和展示，也可以將MOF的發(fā)射波長調(diào)節(jié)為近紅外波長范圍可以用于軍隊身份識別或者開發(fā)夜視裝置。圖三White等人利用MOF材料ErxYb1-X-PVDC-1中，根據(jù)兩種鑭系離子的含量不同，各個鑭系離子所發(fā)射的近紅外波的強度不同的原理，從而制作出了發(fā)光條形碼MOFs在熒光傳感器中的應(yīng)用MOFs制備的可預(yù)測性

形成的金屬有機框架的條件溫和，一般在60-120℃條件下反應(yīng)，水熱/溶劑熱法是MOFs材料合成中最常用的方法且配位鍵強度適中。金屬離子在配位時，能形成一些優(yōu)先的配位幾何構(gòu)型，把金屬離子與特定形狀的有機配體結(jié)合就能形成可預(yù)測結(jié)構(gòu)的MOFs，MOFs是配位聚合物，制備也比較簡單。

圖四美國密西根大學(xué)的O.M.Yaghi課題組合成的MOF-5以及IRMOF-n系列最具有代表性研究方法：（1）改變反應(yīng)條件例如反應(yīng)溫度、時間、PH值等制備出Zn-MOFs（2）制備含有異煙酸配體的熒光傳感器（3）對樣品均進行表征，進行IR，BET