基于芴衍生物配体的MOFs可见光催化剂的设计合成及其降解有机污染物的研究

Metal-organic frameworks (MOFs) as a new class of porous materials, have attracted much more attentions because of their promising applications in photocatalytic degradation of organic pollutants in wastewater. Aiming at the limitation of traditional photocatalysts in the narrow range of light response and low utilization rate of solar energy, metal ions with good catalytic activities and fluorene derivatives ligands with π-conjugated system have been selected to synthesize MOFs under ionothermal conditions. Through antenna effects of organic conjugated ligands, the catalytic activities of metal ions can be sensitized and strengthened. The main problem in this project is regulating the band gaps of MOFs through coordination of matal ions and conjugated flurene derivatives ligands and trying to obtain photo active MOFs with smaller energy gaps. This project will study the effects of reaction conditions on MOFs structures and photocatalytic properties for degradation of formaldehyde in industrial wastewater. We will analyze the structure-activity relationship, develop the MOFs with excellent visible-light response photocatalytic properties, provide new route and theoretical basis for the syntheses of novel photocatalytic MOFs materials.

金属有机骨架材料（MOFs）作为一种新型的多孔材料，在光催化处理工业废水中的难降解有机污染物方面具有潜在的应用。针对传统光催化剂光响应范围窄、太阳能利用率低的问题，本项目选取光催化活性的金属离子与具有有机大π键共轭体系的芴衍生物配体在离子热条件下进行反应，用共轭有机配体的天线效应，敏化或增强金属离子的光催化活性，通过金属离子与不同共轭配体的配位来调控MOFs的能带间隙，力求获得具有较小能级差的光活性MOFs材料。探索各种反应条件对化合物结构的调控作用，研究其在光催化降解工业废水中甲醛污染物方面的催化活性，分析总结构性关系并用以反馈指导其合成，通过性能研究开发具备高效的可见光催化性能的MOFs材料，并为MOFs光催化材料的设计合成提供新的途径和一定的理论基础。

由于金属有机骨架材料(MOFs)具有新颖的骨架结构、丰富的拓扑结构和良好的性能，并结合了无机材料和有机材料的优点，在材料领域具有潜在的应用价值(如电、磁、光化学、催化剂和吸附等)。利用MOFs光催化降解工业废水中的有机污染物成为近几年的研究热点。本项目选取光催化活性的金属离子与具有有机大π键共轭体系的芴衍生物配体及原位生成的芳香酰肼配体在溶剂热条件下进行反应，用共轭有机配体的天线效应，敏化或增强金属离子的光催化活性，通过金属离子与不同共轭配体的配位来调控MOFs的能带间隙，力求获得具有较小能级差的光活性MOFs材料。项目基本完成并取得了良好的结果。项目的主要研究内容如下：(1)利用芴类衍生物合成系列MOFs，并对其进行了Fe3+荧光选择性检测，光催化性能研究以及磁学性能的研究。(2)选择多种芳香多羧酸与水合肼，采用溶剂热原位酰胺化反应合成系列MOFs，对部分配合物晶体进行了光催化、荧光以及磁学性能的研究。本项目的研究结果对新型MOFs光催化材料的设计合成具有重要的科学及现实意义。在科学研究方面，标注本项目基金号的国内外论文共发表11篇，其中SCI研究论文10篇，包括CrystEngComm 1篇，New Journal of Chemistry1篇，Inorganica Chimica Acta 2篇，J. Mol. Struct 2篇，Journal of Cluster Science1篇， Z. Anorg. Allg. Chem 3篇，北大核心1篇。同时申报发明专利5项，其中授权2项。