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摘 要

金属有机框架(MOFs)是由金属离子或簇与有机配体配位形成一维，二维或三维结构的化合物。是配位聚合物的一个子类，其特点是它们通常是多孔的。

更正式的说，金属有机骨架是一个与含有潜在空穴的有机配体的配位网络。协调网络是一种协调化合物，它通过重复协调实体在一个维度上扩展，但是通过两个或更多单个链，循环或螺旋链之间的交叉链接或通过两三个重复协调实体延伸的协调化合物尺寸; 最后一种配位聚合物是具有一维，二维或三维延伸的重复配位体的配位化合物。

按照晶体工程的原理，通过选择特定几何构型的刚性有机配体和有机溶剂模板，在一定程度上实现多孔性MOF 的定向设计和合成。主体框架带负电荷的多孔配位聚合物，客体阳离子晶格形成的孔洞内 。客体阳离子对温度和外磁场的刺激具有不同响应，可以用于制备相应的智能材料。

本论文探索主体框架带负电荷的配位聚合物的合成，并将其制备成薄膜材料。并对所得的材料结构性能进行相应表征。

关键字：金属有机框架结构 负电荷 表征

Studies on the synthesis and properties of coordination polymer films with frame negative charge

Abstract

Metal organic framework (MOFs) is a compound with one, two or three dimensional structure formed by the coordination of metal ions or clusters with organic ligands. They are a subclass of coordination polymers and are characterized by their usually porous nature.

More precisely, the metal-organic skeleton is a network of organic ligands with holes in it.Coordination network is a coordination compound, which expands on one dimension through repeated coordination entities, but extends through two or more single chains, cross-links between cycles or helixes, or through two or three repeated coordination entities. The last type of coordination polymer is a coordination compound with repeated ligands extending in one, two or three dimensions.

According to the principle of crystal engineering, the orientation design and synthesis of porous MOF can be realized to some extent by selecting rigid organic ligands and organic solvent templates with specific geometric configurations. The main frame is a negatively charged porous coordination polymer, and the guest cationic lattice is formed in the pore. The guest cations have different selectivity for changes in external temperature and magnetic fields.

In this paper, the synthesis of metal-organic frameworks with negative charges in the main framework is studied. The structural properties of the obtained materials were characterized.

Keywords: metal organic frame structure, negative charge ,characterization

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 文献综述 1

1.1 配位化学的历史 1

1.2金属有机框架（Metal-Organic Frameworks, MOFs） 1

1.3有机金属框架的历史 2

1.4 MOFs的分类 3

1.4.1 IRMOF系列材料 3

1.4.2具有孔笼-孔道结构的MOF材料 5

1.4.3 MIL系列材料 6

1.4.4 PCN系列材料 7

1.4.5 cpl系列材料 7

1.4.6 ZIF系列材料 8

1.4.7 UIO系列材料 9

1.5.MOFS的特点 10

1.6 MOFs常用的制备方法 11

1.6.1水热/溶剂热合成法 11

1.6.2超声合成 11

1.6.3电化学合成 12

1.6.4机械合成 12

1.7本次实验中用到的制备方法——微波合成 12

1.7.1微波 12

1.7.2微波合成 12

1.7.3微波合成的优点 13

1.8 羧酸类MOFs材料 13

第二章 实验部分 14

2.1实验材料与仪器 14

2.2实验内容 14

2.2.1 合成过程 14

2.2.2测试仪器和方法 15

2.3化合物1的结构的测定 16

2.4 化合物1的Hirshfeld表面分析： 18

2.5化合物1，2的x射线衍射图谱 21

2.6样品的红外光谱图 23

第三章 结论与展望 26

3.1结论 26

3.2 展望 26

参考文献 27

致谢 29

第一章 文献综述

1.1 配位化学的历史

从很久以前开始人们就已经接触了配位化合物，基本都是为了满足日常生活需求使用，原料大多都是从自然界的动植物身上获取的。对配合物的研究最早始于1798年,法国化学家塔萨厄尔在实验室中制得CoCl₃·6NH₃，并且发现其他金属也可与H₂O、Cl、CN、C₂H₄等有机或无机物生成结构类似的化合物。当时的理论不能解释这些化合物形成的原因和其表现出来的特殊性质，能够进行的大部分实验也基本止步于对这些化合物的颜色的观察或对电导的测定等。

在1869年，克里斯蒂安·威廉·布隆姆斯特兰德开发了被称为复杂离子链理论的知识。该理论认为配位络合物形成的原因是因为在溶液中，离子将通过氨链结合。他将这种效应与各种碳水化合物链形成的方式进行了比较。

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