功能金属有机框架(MOF)的宽谱白光发射和CO_2固化研究

【摘要】：研究第一部分主要针对卤化铅钙钛矿类白光发射材料存在的水热稳定性差、量子效率低与基团修饰较为局限的问题,本研究主导提出了采用有机阴离子代替传统钙钛矿结构中的有机胺阳离子作为模板剂,创制了一类高水热稳定的阳离子型层状卤化铅白光发射材料~([1,2])和一类阳离子型三维溴化铅白光发射材料~([3]),通过阳离子型无机结构[Pb_2X_2]~(2+)(X=F/Cl/Br)实现了高配位的卤素离子,有效解决了钙钛矿中的端位卤素离子易被水分子取代导致结构坍塌的问题。延续这一研究,基于自陷态激子的产生与无机晶格维度密切相关的理论,创制了一类由一维卤化铅链作为无机次级构筑单元和对苯二甲酸作为有机配体的白光发射MOF材料,初步探讨了电声耦合在这类畸变晶格中实现的自陷态激子宽带发光机理~([4])。研究第二部分围绕CO_2在绿色有机化学领域是廉价无毒的C_1原料,针对目前的CO_2催化转化体系在同时提高活性和选择性仍存在的问题,本研究主导以MOF晶态多孔结构为催化转化CO_2提供了新思路,通过配体交换的方法原位生成卡宾并修饰到MOF骨架,从而避免了传统卡宾生成需要强碱处理而导致晶态结构坍塌的问题~([5])。相较于均相卡宾催化剂,这例MOF在CO_2的硅氢化反应中呈现出更高的催化活性,实现在常温常压下从CO_2到甲醇的高效高选择性催化循环。此外,本研究开拓了三维多孔磺酸基MOF材料的合成手段,克服了传统羧酸类MOF孔道极性低和稳定性差的缺点,同时实现了CO_2的捕获和催化转化至高价值化学品(环碳酸酯和恶唑烷酮等)~([6,7])。