From Lamellar Net to Bilayered-lamella and to Porous Pillared-bilayer: Reversible Crystal-tocrystal Transformation, CO2 Adsorption, and Fluorescence Detection of Fe3+, Al3+, Cr3+, MnO4−, and Cr2O72− in Water
具可逆結晶相轉換特性之網狀單層與網狀雙層結構以及具二氧化碳吸附特性之孔洞型立柱支撐雙層骨架的合成與其對水溶液中的Fe3+、Al3+、Cr3+、MnO4–及Cr2O72–之螢光檢測
J.-R. Zhang, J.-J. Lee*, C.-H. Su, M.-J. Tsai, C.-Y. Li, and J.-Y. Wu*
2021/07/01
在配位聚合物與金屬有機骨架的發展中，透過溶劑、熱、陰離子、光或機械力等方式調控固相結構間的相互轉變過程一直是令人著迷的研究課題。另外，基於快速檢測、高靈敏度、高選擇性、可重複利用等特性，以配位聚合物與金屬有機骨架建立高效能的螢光化學傳感器則快速成長。本論文合成出一個二維網狀單層結構[Zn(5-NH2-1,3-bdc)(H2O)] (1, 5-NH2-1,3-bdc = 5-amino-1,3-benzenedicarboxylate)和一個二維網狀雙層結構[Zn(5-NH2-1,3-bdc)] (1′)，並成功地鑑定其結構特性。透過配位水分子的解離與鍵結，含水結構1和無水結構1′表現出不破壞晶相特質的可逆性二維與二維結構轉變。利用晶體工程概念，本論文亦合成出一個孔洞型立柱支撐雙層骨架[Zn2(5-NH2-1,3-bdc)2(NI-bpy-44)]∙DMF (2, NI-bpy-44 = N-(pyridin-4-yl)-4-(pyridin-4-yl)-1,8-naphthalimide)，具有二氧化碳吸附能力，在P/P0 = 1和195 K下的吸附量為79.1 cm3 g–1 STP，同時也有37.0 kJ mol–1的高吸附熱。化合物1及化合物2在不同有機溶劑中展現良好的化學及熱穩定性，也有高螢光表現。藉由螢光淬熄機制，能辨識水溶液中的Fe3+、Al3+及Cr3+等金屬離子與MnO4–及Cr2O72–等陰離子，表現感測高靈敏度與強抗干擾能力，同時具有肉眼可辨識之螢光變化特性。本研究使用TLS BL17A1光束線進行粉末X光圖譜資料收集與結構解析。
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