MOFs 的应用领域

1。1。1 MOFs 在 CO2 吸附方面的应用

在当代，大气中二氧化碳的含量逐渐上升已经成为了最严峻的环境问题之一。为减少 空气中二氧化碳的含量，二氧化碳捕获和研究封存技术(CCS)正在吸引广泛的关注。 由于人口增长和发展中国家持续的工业化，二氧化碳的排放主要产生于化石能源的燃烧， 这些化石能源提供了全球 80%的能量。排放中占据最大比例的是发电厂和汽车，全球产量 每年约 200 亿吨。除此之外，全球能源需要的迅猛增长，在未来的几十年内，化学燃料的 使用预计将继续增加。同样的，有一个迫切需要加快发展碳捕获技术，这样可以限制 C02 排放到大气层中。文献综述

尽管在空气中捕捉碳是一个困难的任务，CCS 是一个可行的方法从大量、固定的资源

（例如火力发电站）限制 CO2 的排放。燃烧后的碳捕捉技术首先需要选择性的从废气中捕 获/提取，其次是它的压缩、运输和地下储存。最初的捕获/提取过程特别具有挑战由于烟 气中二氧化碳含量低和和两个主要部分组成的相似性，N2 和 CO2，在有限的范围内用材料 来看其区化[4]。虽然 CO2 和 N2 存在一些重要的区别，特别是在其分子间的相互作用和化 学反应活性这些差异必然需要碳捕获材料的设计展示出牢固的，特定分子间的相互作用

[5]。

金属-有机骨架材料是一类以金属阳离子为节点、有机配体为连接子的多孔配位聚合物 的总称，通过对金属离子和配体的合理选择，它们控制孔的尺寸/形状和 MOF 吸附作用， 那么 MOFs 的吸收能力和选择性可以调整。这种材料可以通过可调节的相互作用来高效的 捕捉 CO2。所以 MOFs 材料在二氧化碳吸附以及它们的设计和合成是现在的研究热点之一。

2 实验部分

2。1 配体的设计

有机配体的几何可预测性使 MOFs 的设计能很好的达到预计效果。我们可以通过一系 列的偶联反应例如 Suzuki coupling, Sonogashira coupling, 或 Buchwald-Hartwig amination reaction[6]。配体的设计不仅可以用来丰富 MOFs 的种类用来研究超分子异构化，例如互穿、 对称性保留和固定构象等[7]，还可以用来修正 MOFs 的功能使其应用于气体吸收和分离。 因为羧酸配体是一个很好的 MOFs 的配体，我们设计了一个具有交叉结构的多羧酸配体， 5,5’,5’’,5’’’-([9,9’-螺二芴]-2,2’,7,7’-四芳基)四间苯二甲酸。来*自-优=尔,论:文+网www.youerw.com

2。2 配体的合成

2。2。1 5-溴间苯二甲酸二乙酯的合成

在一个 250 mL 的圆底烧瓶中，加入 20 g 间苯二甲酸，再加入 80 mL 硫酸溶液，然后 每隔 15 分钟分三次加入 25。7 g 的 NBS，加热至 80 度反应 8 个小时。反应完全后用 TLC 跟踪。冷却至室温后缓慢加入至冰水中，搅拌过滤，用水洗两次（50 mL×2）石油醚洗两

次（50mL×2）。滤饼室温干燥，然后乙酸乙酯重结晶。得产品 22 g，产率约 80%。 称取反应得到的 5-溴间苯二甲酸 10 g 于 250mL 圆底烧瓶中，加入约 120mL 无水乙

醇，在缓慢滴入 8mL 浓硫酸，加热回流 12 小时，反应完全后用 TLC 跟踪。反应结束后 旋干溶液，加 100mL 乙酸乙酯溶液溶解，在缓慢加入 150 mL 碳酸钾溶液至无气泡为止， 分液，用乙酸乙酯萃取水层两次。收集有机层加入无水硫酸镁干燥。经柱层板纯化得产品。 得产品 14 g，产率为 90%。

5-bromoisophthalic acid: 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 8。39 (s, 1H), 8。21 (s, 2H)。

13C NMR (101 MHz, DMSO-d6) δ 165。9 , 136。3 , 134。1 , 129。4 , 122。6 。