论文部分内容阅读
金属-有机框架化合物(MOFs)作为一种新型多功能分子基材料，具有有机-无机杂化特性、结构上的有序性和可裁剪性、特殊的光电磁性质及工业上的潜在应用，引起了化学家、材料家们的广泛关注。 与有机或无机的多孔材料相比，作为多孔材料的MOFs具有特殊的优势，是目前新功能材料研究领域的一个热点。迄今为止，关于MOFs的大部分研究主要集中在气体吸附和分离、各向异性催化、药物传输和分子传感等方面。MOFs孔洞中的极性客体分子的无序-有序转变，有可能导致其具有长程极化有序。因此，在极性材料领域，MOFs也有潜在的应用前景。 在本论文工作中，用溶剂热方法，我们合成了一个由主族元素Sr+与噻吩二羧酸(H2TDA)组装的MOF化合物Sr(TDA)(DMF)。通过优化反应条件，在温度为120℃时制备了高纯度极性Sr-MOF化合物。对极性Sr-MOF化合物进行了元素分析、红外光谱、热分析、粉末X-射线衍射等表征。在此基础上，测定了Sr-MOF化合物的室温(296 K)、低温(123 K)单晶结构。极性Sr-MOF化合物晶体属于单斜晶系，空间群为P21/c。不对称晶体单元含有一个Sr2+离子、一个TDA2-配体及一个DMF分子。Sr2+离子是八配位结构，分别与六个TDA2-配体上的七个氧原子和DMF分子上的一个氧原子相连形成一个扭曲的十一面体。相邻的两个十一面体通过共矩形面形成一个二聚体;沿晶体a轴方向，相邻的二聚体又通过侧边共面连接成一个锯齿状一维多面体链。TDA2-配体连接相邻多面体链，形成三维框架结构。Sr-MOF化合物框架中的菱形孔道被与Sr2+离子相连的DMF分子填充。 Sr-MOF化合物的介电频谱和介电温谱表明:当温度高于190℃，在1-103Hz频率区，化合物具有介电弛豫行为，显示出独特的介电双稳性质。结合变温单晶结构分析和理论计算结果，我们推测，这种介电行为是由于DMF分子在交流电场下的无序-有序运动引起的，表现的极化机理为偶极子转向极化。 溶剂交换结果表明，Sr-MOF化合物中的配体DMF分子可以通过回流法在甲醇溶液中交换脱除，溶剂交换后化合物依然保持骨架完整。