硝基基团修饰的金属有机框架化合物的合成及晶体结构表征

分别以2种硝基羧酸配体EBNB(1,2-二(3-硝基苯甲酸)-乙烯)和NPA(3-硝基邻苯二甲酸)与BPY(4,4′-联吡啶)及金属锌反应,配位溶剂热法合成了2种具有硝基基团修饰的二核金属簇为基本构筑单元的金属有机框架化合物[Zn2(EBNB)2(BPY)2·2H2O]n(1)和[Zn2(NPA)2(BPY)2·H2O]n(2)。通过X-射线单晶衍射法测定了2种配合物的结构,其中配合物1属于三斜晶系,P1空间群,a=0.818 62(9)nm,b=1.142 20(14)nm,c=1.428 63(17)nm,α=96.803 0(10)°,β=93.045 0(10)°,γ=102.472(2)°,V=1.290 8(3)nm3,Z=2,Mr=595.81,Dc=1.533 g·cm-3,μ=1.01 mm-1,F(000)=608,T=293(2)K;配合物2属于三斜晶系,P1空间群,a=1.154 06(14)nm,b=1.190 86(16)nm,c=1.459 52(19)nm,α=98.029(1)°,β=98.749(1)°,γ=113.579(2)°,V=1.771 9(4)nm3,Z=2,Mr=879.35,Dc=1.648 g·cm-3,μ=1.43 mm-1,F(000)=892,T=293(2)K。同时也对2种配合物的发光性能进行了测试,测试结果表明2种配合物具有较好的荧光性能。     

Alkali metal cation doping of metal-organic framework for enhancing carbon dioxide adsorption capacity

Metal-organic frameworks （MOFs） have attracted much attention as adsorbents for the separation of CO2 from flue gas or natural gas. Here, a typical metal-organic framework HKUST-I（also named Cu-BTC or MOF-199） was chemically reduced by doping it with alkali metals （Li, Na and K） and they were further used to investigate their CO2 adsorption capacities. The structural information, surface chemistry and thermal behavior of the prepared adsorbent samples were characterized by X-ray powder diffraction （XRD）, thermo-gravimetric analysis （TGA） and nitrogen adsorption-desorption isotherm analysis. The results showed that the CO2 storage capacity of HKUST-1 doped with moderate quantities of Li＋, Na＋ and K＋, individually, was greater than that of unmodified HKUST-1. The highest CO2 adsorption uptake of 8.64 mmol/g was obtained with 1K-HKUST-1, and it was ca. 11% increase in adsorption capacity at 298 K and 18 bar as compared with HKUST- 1. Moreover, adsorption tests showed that HKUST-1 and 1K-HKUST-1 displayed much higher adsorption capacities of CO2 than those of N2. Finally, the adsorption/desorption cycle experiment revealed that the adsorption performance of 1K-HKUST-1 was fairly stable, without obvious deterioration in the adsorption capacity of CO2 after 10 cycles.     

金属有机骨架材料/聚酰亚胺混合基质膜的制备及气体分离性能

合成了3种不同结构、 粒径和气体吸附性能的金属有机骨架材料(MOFs): 微米级Cu₃(BTC)₂、 亚微米级ZIF-8和S-Cu₃(BTC)₂. 氮气吸附等温线分析结果表明, ZIF-8和Cu₃(BTC)₂具有较大比表面积(1653和1439 m²/g), S-Cu₃(BTC)₂的比表面积为171.4 m²/g. 用共混法将MOFs直接引入聚酰亚胺中制备了MOFs/聚酰亚胺混合基质膜(MMMs). X射线衍射(XRD)和全反射红外光谱(FTIR-ATR)分析结果表明, MOFs在混合基质膜中保持物理和化学稳定. 气体渗透测试结果表明, MOFs的加入使膜的气体渗透分离性能明显提高, S-Cu₃(BTC)₂使渗透系数增加了1.75倍; ZIF-8和Cu₃(BTC)₂使渗透系数增加了3倍左右; 同时, 膜的气体分离系数变化很小.     

手性金属-有机骨架[Cu_3(HL)_2(L)_2(bpy)_3]·4H_2O用于高效液相色谱拆分手性化合物

手性金属-有机骨架材料(MOFs)作为一种新型多孔材料,由于具有比表面积大、结构多样、孔尺寸可调和化学稳定性良好等特点,而备受色谱分离领域的关注。该文以(1R,2R)-1,2-环己烷二甲酸(H2L)和4,4'-联吡啶(bpy)为配体与铜离子反应,通过溶剂热法合成了一种具有二维手性网状结构的手性MOF[Cu_3(HL)_2(L)_2(bpy)_3]·4H_2O。将该手性MOF作为手性固定相制备了高效液相色谱柱。为了考察MOF[Cu_3(HL)_2(L)_2(bpy)_3]·4H_2O的手性识别能力,在正相色谱(流动相:正己烷-异丙醇)条件下,对一系列外消旋化合物在手性MOF柱上进行了拆分。该手性MOF柱对醇类、酮类、酸类、环氧化合物和醚类等10种手性化合物表现出较好的拆分效果。对该手性MOF柱的重现性、稳定性作了评价,考察了进样量对分离效果的影响,结果表明该手性MOF柱具有较好的重现性和稳定性。     

金属有机骨架基催化剂在加氢反应中的应用

加氢是现代化工产业中的一类主干反应,广泛应用于精细化学品、药物、食品、染料、功能聚合物及香料等制造产业中.高效催化剂的引入使得加氢反应能够在相对温和的条件下还原各类不饱和化合物.金属催化剂在加氢反应中活性高,所需的反应温度较低,适用性广,但是容易和S,N,As和P等元素结合而"中毒"失去反应活性.金属氧化物催化剂和金属硫化物催化剂具有一定的抗毒性,但活性相对较差,通常需要采用高温高压的反应条件,对催化剂本身和反应器的要求较为苛刻.传统催化剂在反应中具有一定的局限性,所以亟需开发新一代高效的加氢催化剂,在保证高活性和高选择性催化效果的同时,降低对能源的消耗和对环境的负面影响.金属有机骨架(MOFs)作为一种新型的多孔材料在过去二十年中受到相当大的关注,并在催化、气体存储和分离、传感器、发光材料和药物输送等众多领域的应用中表现出卓越的性能.利用MOF材料良好的相容性,将MOF和其它功能材料结合形成新的复合材料可以在更大程度上扩大MOF材料的应用领域.与传统的催化剂相比,MOF基材料具有优异的物理化学特性和结构可调性,通过合理的设计能够满足不同的催化加氢过程:(1)MOF基催化剂具有多样且特异性的活性位点.除了组成MOF材料的金属离子/簇和功能有机配体之外,MOF材料可通过封装其他活性物质或者被活性物质包裹等方式引入其他类型的催化位点,进一步扩大MOF基催化剂在不同催化加氢中的适应性.此外,不同的活性位点之间的协同作用又能特异性地促进反应的进行,对提高反应的选择性起到重要的作用.(2)活性位点的尺寸大小和空间分布可以被有效控制.这能影响到催化剂在催化反应过程中的活性和选择性,并且通过MOF材料的限域效应,同时能增强活性位点的稳定性和耐久性.(3)高比表面积能提高MOF基催化剂的催化活性.这种结构特性不仅可以增加MOF基催化剂的活性位点,而且能够吸附反应物和还原剂达到扩大其局部浓度的效果.(4)反应分子的扩散可通过调节MOF基催化剂的结构实现控制.通过调整MOF材料的孔窗口和通道的尺寸,能够改变反应物在催化剂内部的扩散途径,影响底物和活性位点的接触,能进一步影响反应的活性和选择性.本文总结了近几年来MOF基材料在不同的催化加氢反应中的应用,其中包括烯烃、炔烃、芳硝基化合物、肉桂醛、糠醛和苯等化合物的加氢反应.首先介绍了MOF基材料中不同类型的活性位点,除了MOF材料自身的金属离子/簇和功能有机配体外,MOF基复合材料中的金属纳米颗粒?金属硫化物?金属氧化物?均相催化剂等活性位点可以通过封装或包裹的方式引入.在不同加氢反应中,着重介绍了MOF基催化剂中不同类型活性位点的加氢过程中的催化方式、催化剂本身的结构优化及催化剂与反应底物之间的相互作用,以及这些因素之间的协同作用对反应活性和选择性的影响.最后,讨论了MOF基材料在加氢反应中应用存在的问题以及未来发展展望.     

基于金纳米颗粒负载的金属有机骨架材料的癌胚抗原传感器的研制

以负载Au的金属有机骨架材料(AuNPs/Cu-TPA)标记CEA抗体(Ab2)为信号探针,通过电还原的方法将氧化石墨烯还原到电极上,研制了一种捕获CEA抗体(Ab1)的电化学免疫传感器,并将其应用于癌胚抗原(CEA)检测.所合成的MOFs材料中含有大量Cu2+,且电化学信号比较稳定,因此可以通过检测MOFs材料中Cu2+的信号实现对CEA的检测.此信号探针不需要预处理和酸处理,易负载贵金属从而固定抗体,大大简化了检测步骤并缩短了检测时间.此传感器对CEA的检测灵敏度好,操作简便.在最优实验条件下,此传感器的线性范围为0.1～ 80 ng/mL,检出限为0.03 ng/mL,线性相关系数为0.9887,可用于真实样品中CEA的测定.     

基于吡嗪-吡啶-酰腙配体的三个配合物的制备及其荧光和光催化性能

合成了3个配合物{[Zn_3(L)_2(SO_4)_2(H_2O)_4]·H_2O}n(1)、{[Cd_2(L)_2(SO_4)(H_2O)]·H_2O}n(2)和{[Cd(L)I]·CH_3OH}n(3)(HL=N′-nicotinoylpyrazine-2-carbohydrazonamide),并通过单晶X射线衍射、红外、元素分析和粉末X射线衍射等手段进行表征。配合物1中,采用μ3-η1η1η1配位模式的SO_4~(2-)把Zn(Ⅱ)连接成无机网状二维平面(bc面),有机配体HL交错的分布在网状平面的两侧,这些二维层在分子间氢键的作用下形成三维超分子结构。配合物2是由配体HL连接[(Cd2)2(μ2-SO4)2]和Cd1两种节点形成的二维结构,相邻的二维层在π…π堆积作用下形成三维超分子结构。配合物3是一维的Z字链结构,这些一维链在氢键的连接作用下形成二维的超分子网络结构。光催化降解亚甲基蓝实验结果表明,在双氧水存在时配合物1~3均表现出很好的降解效果。     

Synthesis,Characterizations, Magnetism and Thermal Degradation of a 2‐Fold Interpenetrated 3D Cobalt‐Organic Framework

A new coordination polymer, [Co₂(L)₂(4,4′‐bipy)]_n·3nH₂O ( 1 ) based on 5‐(3‐methyl‐5‐phenyl‐4H‐1,2,4‐triazol‐4‐yl)isophthalic acid (H₂ L ) and 4,4′‐bipyridine (4,4′‐bipy) has been hydrothermally synthesized and characterized by single‐crystal X‐ray diffraction, XRPD, IR, and elemental analysis. Temperature‐dependent magnetic susceptibility and thermal degradation for 1 were also studied. The asymmetric unit of compound 1 consists of two crystallographically independent Co(II) ion, two L ^2? ligand, one 4,4′‐bipy ligand, and three lattice water molecules. The 2D triangle networks were linked by the bridging 4,4′‐bipy ligand to give rise to a 2‐fold interpenetrated 3D architecture. The simplest cyclic motif of the 2D networks is a triangle ring consisting of three Co(II) cations and three L ^2? ligands. So we can define Co(II) ions as 4‐connected nodes and the L ^2? ligands as 3‐connected nodes. Thus, the 3D structure can be described as a 2‐fold parallel interpenetrated ins InS 3,4‐conn topology.     

纳微尺度铜金属有机框架催化过氧化氢氧化异丁香酚

通过水热法及沉淀法,合成了纳微尺度铜金属有机框架催化剂。 通过FT-IR、TG及TEM等技术手段对其性能和结构进行了表征。 系统考察了催化剂、溶剂种类及用量、反应时间等因素对异丁香酚氧化制备香草醛的影响。 结果表明,用均苯三甲酸根(BTC)作配体时制备的催化剂Cu-BTC性能较佳。 以Cu-BTC为催化剂、30%(质量分数)H₂O₂为氧化剂、乙腈为介质,当n(异丁香酚):n(H₂O₂)=1:2.4时,50 ℃,反应8 h,异丁香酚转化率为94.4%,香草醛产率达到81.8%。 纳微尺度(粒径30~300 nm)Cu-BTC催化剂体现了良好的重复使用性能,连续反应5次,异丁香酚转化率保持在90%左右。     

两个具有Sn_4O_4梯状结构二丁基锡羧酸酯的微波溶剂热合成、结构和体外抗癌活性

在甲醇微波溶剂热中,二丁基氧化锡分别与4-甲基苯甲酸、4-二甲氨基苯甲酸反应,合成了2个具有梯形结构的二丁基锡羧酸酯[(μ3-O)(μ2-OMe)(n-Bu2Sn)2(O2CR)]2(R=4-Me-C6H4(1),4-Me2N-C6H4(2)),并对其进行了元素分析、IR和(1H,13C和119Sn)NMR光谱表征。X射线晶体衍射分析表明,化合物1、2具有Sn4O4构筑的3个四元环梯形骨架平面结构,μ3-O桥联2个环内梯锡和1个环梯端锡原子,此外,甲醇氧还以μ2-O桥联1个环内梯锡和1个环梯端锡原子,锡与配基原子构成畸形三角双锥六面体。化合物对人结肠癌(HT-29)、肝癌细胞(Hep G2)、乳腺癌(MCF-7)、鼻咽癌(KB)和肺癌细胞(A549)均显示出比临床使用的顺铂还强的抗癌活性。