等結構金屬有機骨架之異金屬與異官能基的合成研究

Synthesis of Isostructural Metal-Organic Frameworks with Various Metal and Functional Groups

李佩璇(Pei-Syuan Li)

指導教授 ： 林嘉和

中原大學/理學院/化學研究所/碩士(2014年)

https://doi.org/10.6840/cycu201400616

摘要

本論文研究第一部分是以鋯金屬(Zr) 和配位基4,4'-二苯乙烯二羧酸 (4,4'-stilbenedicarboxylic acid, H2SDC)，以等結構的概念將配位基(ligand) 改為含有硝基 (-NO2) 的官能基，並以水熱法合成出兩個類似MIL-140 的金屬有機骨架(Metal organic frameworks, MOFs) 化合物，分別為：
[Zr(OH)(SDC)]…………..............(1)
[Zr(OH)(NO2-SDC)]…………......(2)
本論文研究第二部分是探討對苯二甲酸 (1,4-benzenedicarboxylic acid, H2BDC) 和2- 氨基對苯二甲酸(2-Aminoterephthalic acid,NH2-H2BDC) 在四種不同比例混摻NH2-H2BDC/H2BDC (0%、12.5%、25%、50%) 作為配位基以等結構的概念，與不同的三價金屬離子(M3+)，以水熱法合成出三個系列，具有MIL-68 結構的金屬有機骨架(MOFs)化合物：
NH2-MIL-68(Al)…………...........(3)
NH2-MIL-68(Ga)…………..........(4)
NH2-MIL-68(V)…………...........(5)
化合物的鑑定上，以粉末X-ray 繞射儀來鑑定其結構外，並利用UV-vis、FT-IR判斷產物接上的官能基；以及熱重分析、SEM、PL、氣體吸脫附儀測量等，來探討化合物特性。從N2的氣體吸附圖發現加入含有硝基和氨基官能基會使得其氣體吸附量、比表面積皆下降，而從CO2的氣體吸附圖發現加入含有硝基和氨基官能基部分可提高吸附量，推測其硝基和氨基官能基團在結構的鍵結方向對CO2有較佳之物理吸附作用力。

關鍵字

釩 ； 鋁 ； 鎵 ； 氣體吸附 ； 等結構 ； 金屬有機骨架 ； 鋯

並列摘要

In section one, isostructural synthesis and ligand-fuctinonalization are used as strategies for the solvothermal reactions of two porous metal-organic framework (MOFs) of [Zr(OH)(SDC)] (1) and [Zr(OH)(NO2-SDC)] (2) (H2SDC = 4,4'- stilbenedicarboxylic acid; NO2-H2SDC = 2,2'-dinitro-4,4'- stilbenedicarboxylic acid).
In section two, the isostructural solvothermal reactions of benzenedicarboxylic acid (H2BDC) and 2-aminoterephthalic acid (NH2-H2BDC) are achieved by different ratios of NH2-H2BDC/H2BDC (0%、12.5%、25%、50%) and trivalent metal (M3+) ions. The series of products of 3 to 5 are listed as follows:
NH2-MIL-68(Al)…………...........(3)
NH2-MIL-68(Ga)…………..........(4)
NH2-MIL-68(V)…………............(5)
These MOFs have been characterized by the powder X-ray diffraction (PXRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), ultraviolet-visible spectrometer (UV-vis), thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy (SEM),Photoluminescence (PL)and gas sorption measurements. The N2 adsorption and surface areas are decreased when substituted functional groups were added. The CO2 adsorption are increasing when nitro and amine functional groups were introduced. These may contributed by the better physical adsorption interactions from the functional groups.

並列關鍵字

V ； Al ； gas sorption ； Ga ； MOFs ； Isostructural ； Zr ； MIL-68 ； MIL-140

參考文獻

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