Zn基MOFs材料后合成修饰及其发光性能研究

最近提出的MOFs后合成修饰(Postsynthetic Modification)策略，主要用于增强MOFs孔道极性，优化MOFs气体吸附与催化性能。而该策略应用于改善MOFs发光性能的研究，目前国内外鲜有报道。集多孔特征与发光性能于一体的Zn基MOFs材料，相比于ZnO基发光材料，具有单色性差、量子产率低，可调发射光范围窄等缺点。鉴于ZnO基发光材料的掺杂改性，本项目拓展MOFs后合成修饰策略，分别将异金属离子和有机光敏基团复合于Zn基MOFs中，来研究：①Zn基MOFs异金属掺杂物的结构畸变及其发光性能；异金属离子掺杂取代的规律性；结构与发光性能之间的关系；②嫁接于Zn基MOFs中的光敏基团对Zn基MOFs的结构影响及荧光调控的规律性；光敏基团与有机配体、金属离子之间的能量传递机理。本项目拓宽了Zn基光功能MOFs材料的研究范围，为高性能分子发光材料的设计提供新思路，开辟新领域。

组装结构新颖、性能优良的MOFs晶体材料是目前无机化学领域研究的热点。本项目合成了多个系列新型MOFs晶体材料，研究了其合成规律、结构特点、发光性能及部分磁学性能。不仅丰富了无机化学的研究内容，而且为此类晶体材料的的实际应用提供理论支持。本项目的主要研究内容及结果如下：. ①合成了Zn基、稀土基等同核与异核MOFs晶体材料。通过对比研究同核与异核Zn基MOFs的组装规律、晶体微结构及发光性能等，我们发现：某些光功能Zn基MOFs相似于无机ZnO发光材料，具有单金属取代的特性。同时，Zn基MOFs的合成母液对于异金属MOFs的“后合成”掺杂起到非常重要的作用。. ②合成了部分含有自由氨基的锌基MOFs晶体，并以其为前驱体进行了锌基MOFs晶体的“后合成修饰”研究。研究结果表明：含有羰基的苝酐、萘酐等有机大分子不能促成酰氨化反应。而对于含有羰基的丙酮、丁二酮等有机小分子来说，很难得到完全纯净的“后合成修饰物”晶体样品。. ③增加了无水稀土MOFs晶体材料用于水溶液中微量POMs离子的荧光探测方面的研究。组装出系列无水的新型稀土MOFs发光材料，通过自行设计的一种在水溶液中定量测定固体材料发光强度的装置，详细研究了这些固态荧光发射呈现出很高的色纯度、很强的亮度、长荧光寿命以及高量子产率的稀土MOFs材料，用于水溶液中微量POMs离子的荧光探测的可能性。. ④增加了基于高核稀土氧基簇合物的八棱柱配位笼的组装及其光磁性能方面的研究。合成出了首个系列八棱柱配位笼分子，它们是由一个罕见的17核稀土氧基簇合物与16个简单的二元有机羧酸组装而成的具有纳米尺寸的笼状物。其中，Gd基配位笼分子适于构建磁熵变大的分子基低温磁制冷材料。. 在Chem. Eur. J., Inorg. Chem., Eur. J. Inorg. Chem., RSC Adv., New J. Chem., Inorg.Chim Acta等SCI收录杂志上正式发表(published)和在线发表（published online）论文10篇。培养研究生3名。