Zn基MOFs材料後合成修飾及其發光性能研究

《Zn基MOFs材料後合成修飾及其發光性能研究》是依託濟南大學，由薄其兵擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：Zn基MOFs材料後合成修飾及其發光性能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：薄其兵
• 依託單位：濟南大學

項目摘要

最近提出的MOFs後合成修飾(Postsynthetic Modification)策略，主要用於增強MOFs孔道極性，最佳化MOFs氣體吸附與催化性能。而該策略套用於改善MOFs發光性能的研究，目前國內外鮮有報導。集多孔特徵與發光性能於一體的Zn基MOFs材料，相比於ZnO基發光材料，具有單色性差、量子產率低，可調發射光範圍窄等缺點。鑒於ZnO基發光材料的摻雜改性，本項目拓展MOFs後合成修飾策略，分別將異金屬離子和有機光敏基團複合於Zn基MOFs中，來研究：①Zn基MOFs異金屬摻雜物的結構畸變及其發光性能；異金屬離子摻雜取代的規律性；結構與發光性能之間的關係；②嫁接於Zn基MOFs中的光敏基團對Zn基MOFs的結構影響及螢光調控的規律性；光敏基團與有機配體、金屬離子之間的能量傳遞機理。本項目拓寬了Zn基光功能MOFs材料的研究範圍，為高性能分子發光材料的設計提供新思路，開闢新領域。

結題摘要

組裝結構新穎、性能優良的MOFs晶體材料是目前無機化學領域研究的熱點。本項目合成了多個系列新型MOFs晶體材料，研究了其合成規律、結構特點、發光性能及部分磁學性能。不僅豐富了無機化學的研究內容，而且為此類晶體材料的的實際套用提供理論支持。本項目的主要研究內容及結果如下： ①合成了Zn基、稀土基等同核與異核MOFs晶體材料。通過對比研究同核與異核Zn基MOFs的組裝規律、晶體微結構及發光性能等，我們發現：某些光功能Zn基MOFs相似於無機ZnO發光材料，具有單金屬取代的特性。同時，Zn基MOFs的合成母液對於異金屬MOFs的“後合成”摻雜起到非常重要的作用。 ②合成了部分含有自由氨基的鋅基MOFs晶體，並以其為前驅體進行了鋅基MOFs晶體的“後合成修飾”研究。研究結果表明：含有羰基的苝酐、萘酐等有機大分子不能促成醯氨化反應。而對於含有羰基的丙酮、丁二酮等有機小分子來說，很難得到完全純淨的“後合成修飾物”晶體樣品。 ③增加了無水稀土MOFs晶體材料用於水溶液中微量POMs離子的螢光探測方面的研究。組裝出系列無水的新型稀土MOFs發光材料，通過自行設計的一種在水溶液中定量測定固體材料發光強度的裝置，詳細研究了這些固態螢光發射呈現出很高的色純度、很強的亮度、長螢光壽命以及高量子產率的稀土MOFs材料，用於水溶液中微量POMs離子的螢光探測的可能性。 ④增加了基於高核稀土氧基簇合物的八稜柱配位籠的組裝及其光磁性能方面的研究。合成出了首個系列八稜柱配位籠分子，它們是由一個罕見的17核稀土氧基簇合物與16個簡單的二元有機羧酸組裝而成的具有納米尺寸的籠狀物。其中，Gd基配位籠分子適於構建磁熵變大的分子基低溫磁製冷材料。 在Chem. Eur. J., Inorg. Chem., Eur. J. Inorg. Chem., RSC Adv., New J. Chem., Inorg.Chim Acta等SCI收錄雜誌上正式發表(published)和線上發表（published online）論文10篇。培養研究生3名。