金属—有机骨架材料的快速制备及其荧光传感性质研究

【摘要】一直以来,人们对传统的有机和无机材料在荧光方面的性质有着很多的研究,它们在照明、图像显示、传感以及其他各种光学设备都有着很重要的应用。金属有机骨架材料作为一种新型多孔材料在上个世纪90年被提出以来,受到了全世界范围内的广泛关注。目前,关于金属有机骨架材料的各方面的研究成果仍然层出不穷。金属-有机骨架材料(Metal-OrganicFrameworks,英文简称MOFs)是一种新型的多孔晶体材料。由于制备方式多样,配体及中心金属离子可调控,造就了金属有机骨架广泛的应用前景：如催化、选择性吸附、气体储存、药物缓释、荧光传感和磁性材料等领域。近年来它已成为一个热门的研究领域。本论文主要通过研究超声法快速制备金属有机骨架,以及其荧光方面的性质,本论文的主要研究内容如下：通过简单快速的三乙胺超声扩散法制备以不同稀土金属作为中心离子的多种金属有机骨架材料,通过中心离子和配体的调控,证明了超声法是一种适用范围很广的MOF材料制备方法。通过X-射线粉末衍射分析样品的结构,结果证明通过此种方法获得的产物是La-BTC和Tb-BDC。通过对超声频率的调控,发现产物形貌以及XRD强度都有着相应的改变,以此为基础分析超声法制备金属有机骨架晶体的形成过程。应用超声法合成了金属-有机骨架Mg-BTC纳米晶,并研究其在不同超声时间和超声功率条件下形貌的转变以及XRD强度的变化,并在此实验基础上掺杂稀土金属Tb。用粉末X-射线衍射(XRD),红外光谱(FT-IR)等手段对未添加和添加不同量的Tb的Mg-BTC进行结构表征。实验还研究了在水溶剂中Tb掺杂的Mg-BTC的荧光光谱对硝基爆炸物的荧光传感。表明该配合物能够通过调节Tb的掺杂量实现荧光可调,并对爆炸物有着很灵敏的感应,Tb掺杂的Mg-BTC配位聚合物在显示器件、荧光成像、荧光探针等方面具有潜在的用途。通过简单、可控的层层自组装的方法合成了一种以Tb-BTC为壳的多功能核-壳磁性微球Fe3O4@Tb-BTC,使得这种材料同时具有磁性和良好的荧光性质,使得材料在应用中更易于回收处理再应用,同时也降低了不必要的污染,在此实验基础上,用粉末X-射线衍射(XRD),红外光谱(FT-IR)等手段对此材料进行结构表征。此外,由扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)照片显示,磁性核Fe304被包在Tb-BTC的壳里面。实验还研究了其在悬浮液中对硝基苯、PA、DNT、TNT等硝基化合物的荧光传感,并且通过循环实验验证该种材料可以被循环利用。实验结果表明这种芯壳结构纳米孔洞金属有机骨架材料在爆炸物检测方面有着广泛的应用前景。
【作者】钱晶晶；
【导师】裘灵光；
【作者基本信息】安徽大学，材料工程，2014，硕士
【关键词】金属-有机骨架；超声；荧光传感；芯壳结构；磁性；

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