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金属-有机框架材料(MOFs)由于其多孔性结构,在吸附、催化、检测等诸多领域具有潜在应用。离子热合成因其环保、安全、具有与水(溶剂)热完全不同的反应环境,在MOFs材料合成上获得广泛关注。本文以离子液体中重要成员-低共融混合物(DESs)作为反应介质制备过渡金属MOFs材料,并通过改变其组分可调控MOFs孔道结构及性能。一、本文以四类DES离子液体(氯化胆碱/尿素,氯化胆碱/丙烯酰胺,氯化胆碱/乙二醇,氯化胆碱/1,3-二甲基脲)为反应介质,分别选用Ni(N03)2·6H20,Co(NO3)2·6H2O,Zn(NO3)2.6H2O和Cu(NO3)2·6H2O为金属源,与1,3,5-均苯三甲酸(H3BTC)离子热合成了 7种M-BTC的配合物,分别为零维大环[M2(HBTC)2(N2H4CO)2]·7H20(M = Ni(Ni1),Co(Co1),N2H4CO=尿素),一维结构框架[Zn4(HBTC)4(H20)8(N2H4CO)2](Zn1),二维结构框架[Cu2(BTC)C1]·H20(Cu1),[Ni3(BTC)3]·8H20(Ni2),[Ni2(BTC)Cl][(CH3)2N2CO]2(Ni3,(CH3)2N2CO=1,3-二甲基脲)和三维框架[Cu3(BTC)2(H20)3](Cu2)的金属有机框架材料。当DESs =氯化胆碱/尿素,Ni1和Co1为异质同构化合物;当DESs =氯化胆碱/丙烯酰胺或氯化胆碱/乙二醇时,相似离子热反应获得相同的产物Ni2;DESs =氯化胆碱/丙烯酰胺,氯化胆碱/乙二醇或氯化胆碱/1,3-二甲基脲),产物均为Cu2。上述所有化合物通过单晶X-射线衍射测定单晶结构,粉末X-射线衍射测定物相纯度,并通过红外光谱、热重分析、荧光光谱等表征其光谱学性能。在本文的单晶结构分析表明:在所有化合物中,绝大部分化合物包含了尿素或尿素氮同系物作为辅助配体,但并未包含DESs组分作为客体分子。而卤化1-甲基-3-烷基咪唑类离子液体作反应介质的化合物常包含了烷基咪唑阳离子为结构模板。这体现了离子液体对产物结构的调控。二、结构转化实验。零维大环化合物Ni1在离子热条件下与Cu2+反应转化为层状MOF Cu1;层状化合物Ni2在离子热条件下与Cu2+反应或通过与Cu2+离子交换转化为三维框架化合物Cu2;层状化合物Ni3亦可通过离子交换三维Cu2。离子交换实验证明离子种类、离子浓度、浸泡时间和浸泡温度影响Ni1-Ni3结构中孔洞的释放程度。Ni1的结构转换实验中,二价金属离子比三价金属具有更强的替换Ni2+能力。Cu2+具有最佳的替换效应。N2吸附证明随着Cu2+浓度、浸泡时间和浸泡温度的增加,离子交换中间异核产物的N2吸附量增加,表明Ni1中Ni2+替换速度加快,Cu2+和配体上未配位的羧基进行配位,从而在一定程度上释放出部分孔洞。离子交换中间产物显示很强的CO2吸附,证明结构中的-NH2被释放,与CO2发生化学吸附。三、Ni1稀土掺杂实验。Ni1分别与Tb3+,Eu3+,Dy3+和Sm3+浸泡获得稀土惨杂RE@Ni1配合物荧光探针。实验表明,Tb3+@Ni1为绿色荧光探针,可在水溶液中检测Fe3+。Tb3+@Ni1对Fe3+显示了较高的灵敏度、极短的响应时间、较强的抗干扰能力及可靠的循环使用性。