摘 要

金属有机多面体（MOPs）是一种结构特殊的空腔体，我们可以在这一空腔体的内部加入具有多种多样功能的小分子结构。我们可以使用分子间共价键作用区别小分子结构并进行催化反应使其组合。与此同时，金属有机多面体有两个缺点：首先是MOP稳定性差，其能够稳定存在于母液中，可是在空气环境下容易吸收水分使其结构塌缩，其次是，MOP分子易聚集，使其内部结构聚合，失去原本功能。

所以我们采用双溶剂法制备MOPs@MIL-101，在样品的合成中，我们将乙酸铜和光响应配体混合，用甲醇洗3次，抽真空得到光响应的MOP。再将Cu(NO₃)₂DMF溶液和光响应配体紫外条件下7分钟，并搅拌40分钟，再加入MIL-101的正己烷溶液中，将金属有机多面体压入并形成全新的稳定结构，从而达到性状稳定，并得到产物。

关键词：金属有机多面体 MIL-101(Cr) 双溶剂法 光响应 二甲基甲酰胺

Preparation and performance study of MOPs @MIL-101 composite materials

ABSTRACT

Metal-organic polyhedrons (MOPs) are a kind of special-structure hollow body. We can add a small molecule structure with various functions inside this cavity. We can use the intermolecular covalent bond to distinguish small molecules and perform catalytic reactions to combine them. At the same time, the metal-organic polyhedron has two disadvantages. Firstly, the stability of the MOP is poor, and it can stably exist in the mother liquor. However, in the air environment, it easily absorbs water to collapse the structure. Secondly, the MOP molecule is easy to aggregate, making it The internal structure converges and loses its original function.

Therefore, we used the two-solvent method to prepare MOPs@MIL-101. In the synthesis of the samples, we mixed the copper acetate and the photoresponsive ligand, washed three times with methanol, and vacuumed to obtain a light-responsive MOP. Then, the Cu(NO3)2DMF solution and the photo-responsive ligand were UV-activated for 7 minutes and stirred for 40 minutes. Then MIL-101 in n-hexane was added to press the metal-organic polyhedron into a completely new stable structure to achieve the traits. Stable and get the product.

Key Words: Metal-organic polyhedron MIL-101(Cr) Two-solvent method Photoresponse dimethylformamide

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 4

1.1 引言 4

1.2 金属有机多面体简介 4

1.3 金属有机多面体的种类 5

1.3.1 柏拉图式金属有机多面体 5

1.3.2 阿基米德式金属有机多面体 5

1.3.3 刻面式金属有机多面体 7

1.3.4 星状式金属有机多面体 7

1.4 金属有机多面体的合成 8

1.4.1 定向粘合法 8

1.4.2 对称交互法 8

1.4.3 镶板法 9

1.5 金属有机多面体的应用 10

1.5.1 生物医学应用 10

1.5.2 催化性能 10

1.5.3 分子传感 11

1.6 MIL-101（Cr）的合成方法 11

1.7 论文研究内容、目的和意义 11

第二章 实验仪器与方法 12

2.1 实验试剂 12

2.2 样品的制备 12

2.3 染料吸附性能 12

第三章 样品的研制 14

3.1 复合材料的表征 15

3.1.1 傅里叶变换红外光谱 15

3.1.2 X射线粉末衍射 15

3.1.3 紫外可见吸收光谱 16

3.1.4 比表面积和孔结构 17

3.1.5 电感耦合等离子体发射光谱及元素分析 19

3.2 复合材料的吸附性能 20

3.3 本章小结 22

第四章 结论与展望 23

参考文献 24

致谢 29

第一章 文献综述

1.1 引言

一种新型高效的定向亲水方法被开发用于在金属有机框架（MOF）的纳米空间中封装超过孔径限制的大分子，如自组装的金属有机多面体MOP装入MIL-101^[1-2]。 该策略基于预成型的MOF的内外表面之间的不同亲水性，其可以通过使用双溶剂系统指导MOP在MOF孔中的自组装^[3]。 重要的是，由于MOP客体分子大于MOF孔径尺寸，因此与原始MOP相比，有效地防止了聚集和浸出，使得被封装的MOP在催化转化中具有显着增强的反应性和稳定性^[4]。

金属有机多面体（MOPs）是新开发的一类金属 - 有机离散配位化合物，通常由金属离子自组装和高度定向和功能化的配体来制备。由于结构和特殊的对称性，MOP具有许多可以应用于多个领域的前景，MOP具有一些独特的优点，例如高度水溶性和市售可得，但目前其应用仅限于温和条件下的分子传感或光催化，这种限制主要与MOP的不稳定性有关，MOP倾向于在相对苛刻反应条件（如高温），将MOP封装到孔径小于MOP的主腔体内解决了这个问题，从而大大拓宽了MOP的应用范围^[5-8]。

1.2 金属有机多面体简介

MOPs是金属离子和有机配体通过配位自组装形成的离散型的并且结构有序的分子。其大致可以分为以下这几类：柏拉图体、阿基米德体、刻面式和星状式多面体。至今，在前人的基础上，我们在设计阶段以及合成阶段对金属有机多面体有深入的研究和进展。通过不同的合成方式，不同的主体（金属离子）和配体（有机物），以及二者比例的变化，我们可以合成多种不同的金属有机多面体结构。合成MOPs有以下这3种方法，包括对称性匹配策略、定向结合策略和分子镶嵌板策略^[9-10]。迄今为止，通过这3种策略，大量具有高度结构对称且晶型良好的金属有机多面体被合成出来。随着技术的发展，MOPs的应用也越来越广泛，其有机配体的官能团性质多样，金属离子又种类繁多，使得MOP在光学，电学，磁学和催化领域有很多应用^[11-12]，而且在吸附分离，染料脱色方面有很好的应用前景。

1.3 金属有机多面体的种类

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