论文总字数：17930字

摘 要

能够用来制备金属有机框架（MOFs）的金属有机配体有很多，我们可以根据材料性能的的不同，例如官能团的不同、孔道的尺寸大小不同或者形状不同来选择不同的配体。其中含有氮（N），氧（O）等原子的刚性配体，由于其能提供孤对电子，从而成为最常使用的有机配体，如有机羧酸类配体、β-二酮类配体以及吡啶类配体等。这些配体通过离子键与中心金属离子配位。MOFs在气体存储、非线性光学设、荧光性、磁和异构催化等方面具有广阔应用。

本文简述了以间苯二甲酸和2,2'-联吡啶为配体，以稀土金属铕和镝为金属离子来合成MOFs的过程。并用红外光谱、紫外光谱、荧光光谱及X射线衍射等方法对配合物EuL¹与DyL²进行表征，发现这两种配合物均具有较好的荧光效应。

关键词：稀土金属 金属有机框架 合成 分析

The synthesis and properties of Rare earth metal organic framework 

ABSTRACT

Metal organic frameworks (MOFs) that can be used to prepare metal organic frameworks are many, We can choose different ligands according to the properties of materials, such as the different functional groups, the size of the pore size, or the shape of the different shapes. Containing N and O atoms of the rigid ligand due to its ability to provide the solitary of electronic, thus becoming the most commonly used organic ligands, such as organic carboxylic acid ligands, beta - diketone ligands and pyridine ligand. These ligands coordinate with central metal ions through ionic bonds.MOFs have wide applications in gas storage, nonlinear optical design, fluorescence, magnetic and heterogeneous catalysis.

This paper describes the isophthalic acid and 2,2'-pyridine ligands, europium and dysprosium in rare earth metal ions in the process to synthesize MOFs.The EuL¹ and DyL² complexes were characterized by IR, UV spectrum fluorescence spectrum and X ray diffraction ,found that the two complexes have good fluorescent effect.

Key words:Rare earth metals;MOFs;Synthesis;Analysis

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 综述 1

1.1概述 1

1.2分类及合成方法 2

1.2.1稀有金属有机框架的有机配体的分类 2

1.2.2稀有金属有机框架的合成方法 5

1.3稀土金属有机框架配合物的应用 6

1.3.1在生物医学方面的应用 6

1.3.2在催化方面的应用 7

1.3.3在光学方面的应用 7

1.3.4在磁性方面的应用 7

1.3.5在储氢方面的应用 8

1.4选题目的及意义 8

第二章 以铕为金属离子构筑的MOFs 9

2.1实验部分 9

2.1.1实验仪器与试剂 9

2.1.2实验步骤 10

2.2结果与讨论 10

2.2.1EuL¹红外光谱的测定 10

2.2.2EuL¹紫外可见光谱的测定 12

2.2.3EuL¹液体荧光光谱的测定 13

2.2.4EuL¹固体荧光光谱的测定 14

第三章 以镝为金属离子构筑的MOFs 14

3.1实验部分 15

3.1.1实验仪器与试剂 15

3.1.2实验步骤 16

3.2结果与讨论 16

3.2.1DyL²红外光谱的测定 16

3.2.2DyL²紫外可见光谱的测定 18

3.2.3DyL²液体荧光光谱的测定 19

3.2.4DyL²固体荧光光谱的测定 19

3.2.5DyL²粉末的X射线衍射 20

第四章 结论与展望 22

4.1结论 22

4.2展望 22

参考文献 23

致谢 25

第一章 综述

1.1概述

金属有机框架材料(Metal Organic Frameworks, MOFs)是由有机多功能配体与无机金属原子通过配位键自由组合形成配合物的一种新型的功能化晶体材料^[1]。MOFs的晶体结构确定并且其网络骨架无限延伸，中心金属离子位于网络骨架的节点上，通过修饰配体可以改变微孔的尺寸和结构。这些特征使其具有广泛的潜在应用，有利于设计和合成用于催化的MOFs材料 ^[2]。

MOFs的结构延伸穿过一个、两个或三个维度。此外，这些化合物往往是高度多孔和抗结晶的，结构崩溃时疏散开。MOFs材料已经在气体存储，非线性光学设备，荧光性质，磁和异构催化等潜在的应用方面知名。建设具有良好的材料的MOFs结构单位取决于几个因素，如温度，溶剂，pH值，和金属配位体的比例。然而，配位框架的形成对预测和精确控制框架几何形状仍然是一个相当大的挑战。

稀土金属元素是指元素周期表中ⅢB族57～71号的15种镧系元素，以及其ⅢB族中的21号钪以及39号钇，总计17种稀土金属元素^[3]。稀土金属离子的特征氧化态是正三价态，除镧、钪、钇这三种元素外，其余的14中元素都具有能够填充电子的4f电子层和4f亚层的空轨道。稀土金属元素的外层电子结构均相同，因此它们具有非常相近性质，在自然界中难以单质形式存在，一般以共生形式存在，并且难以分离；但又由于它们4f层电子数不同，所以不同元素又具有其各自的特性。因为具有能级相近的4f电子层构型使得含有稀土金属离子的配位聚合物表现出多种多样特殊的理化性质，导致其在磁光电等领域具有十分广阔的运用前景，尤其是在发光性能方面，被称为新型发光材料^[4]的宝库。

稀土金属有机配合物和金属有机框架化合物（MOFs）的相关研究已成为近年来研究的一大热点。引入多功能的金属中心是合成新颖的MOFs化合物的一个重要的功能化手段，稀土金属离子由于其独特的4f电子层结构赢得了各国科学家们的青睐。稀土金属离子的尺寸较大，具有很高的电荷，并且还具有高的配位数（配位数通常为8-12）且变化幅度也很大，同时因为稀土金属离子未完全充满的4f电子层结构，使其倾向于与氧（O）或氮（N）原子配位，特别是易于与带有机羧酸类的配体配位。稀土金属离子其本身性能独特，有机化合物种类繁多，将稀土离子与有机配体的结合，由于协同效应的影响可以获得许多结构多样，性能优异的Ln-MOFs化合物^[5]。

1.2分类及合成方法

1.2.1稀有金属有机框架的有机配体的分类

1.有机羧酸类稀土配合物

请支付后下载全文，论文总字数：17930字