Khảo sát quy trình tổng hợp vật liệu khung cơ kim của 1,4 - Benzenedicarboxylic acid và bis (4,4'- dicarboxylic acid và bis (4,4'- dicarboxylphenyl) phenylphosphonate với một số muối vô cơ

iv Luận văn Thạc sĩ Hóa Học Nguyễn Thị Tuyết Nhung MỤC LỤC Trang phụ bìa ……………………………………………………………………i LỜI CẢM ƠN --------------------------------------------------------------------------------- ii TÓM TẮT LUẬN VĂN --------------------------------------------------------------------- iii MỤC LỤC ------------------------------------------------------------------------------------- iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ----------------------------------------------- vii DANH MỤC CÁC BẢNG ------------------------------------------------------------------ ix DANH MỤC HÌNH -------------------------------------------------------------------------- xi 1.1 GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU LỖ XỐP ------------------------------------------------ 2 1.1.1 Vật liệu lỗ xốp kết tinh thông thường: zeolite và zeolite nhân tạo ------------ 2 1.1.2 Vật liệu lai hóa vô cơ-hữu cơ ------------------------------------------------------- 3 1.2 NHỮNG TRIỂN VỌNG VỀ ỨNG DỤNG CỦA MOF ----------------------------- 8 1.2.1 Chất xúc tác --------------------------------------------------------------------------- 8 1.2.2 Phân tách khí -------------------------------------------------------------------------- 8 1.2.3 Lưu trữ khí hydro --------------------------------------------------------------------- 8 1.2.4 Khả năng cảm biến ----------------------------------------------------------------- 11 1.2.5 Điện cực cho pin -------------------------------------------------------------------- 11 1.3. NGUYÊN TẮC TỔNG HỢP MOF -------------------------------------------------- 12 1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP MOF ----------------------------------------- 13 1.4.1. Phương pháp tổng hợp mạng lưới ----------------------------------------------- 13 1.4.2. Phương pháp tổng hợp thủy nhiệt ----------------------------------------------- 14 1.4.3. Một số phương pháp tổng hợp khác --------------------------------------------- 14 1.5. MỘT SỐ LOẠI MOF ĐÃ ĐƯỢC NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP ---------------- 15 CẤU TRÚC CỦA MOF ----------------------------------------------------------------- 20 2.1. Cấu trúc các chất rắn tinh thể --------------------------------------------------------- 20 2.2. Cấu trúc của MOFs [13, 19-21] ------------------------------------------------------ 24 2.2.1. Ligand tạo MOFs ----------------------------------------------------------------- 28 2.2.2. Ion kim loại chuyển tiếp ---------------------------------------------------------- 29 v Luận văn Thạc sĩ Hóa Học Nguyễn Thị Tuyết Nhung 3.1 HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ ---------------------------------------------------------- 32 3.1.1 Hóa chất ----------------------------------------------------------------------------- 32 3.1.2 Dụng cụ ------------------------------------------------------------------------------ 32 3.2. TỔNG HỢP LIGAND HỮU CƠ ---------------------------------------------------- 33 3.2.1. Tổng hợp bis (4,4’-dicarboxylphenyl)phenylphosphonate (BDPP) --------- 33 3.2.1.1. Tổng hợp bis(4,4’-diformylphenyl)phenylphosphonate ----------------- 33 3.2.1.2. Tổng hợp bis(4,4’-dicarboxylphenyl)phenylphosphonate --------------- 33 3.3. TỔNG HỢP VẬT LIỆU KHUNG CƠ KIM (MOFs) ----------------------------- 36 3.3.1. Tổng hợp MOF-5 ------------------------------------------------------------------ 36 3.3.1.1. Nguyên tắc --------------------------------------------------------------------- 36 3.3.1.2. Quy trình tổng hợp ------------------------------------------------------------ 36 3.3.2. Tổng hợp MOF-P ------------------------------------------------------------------ 37 3.3.2.1. Nguyên tắc --------------------------------------------------------------------- 37 3.3.2.2. Quy trình tổng hợp ------------------------------------------------------------ 37 4.1. TỔNG HỢP BIS(4,4’-DICARBOXYLPHENYL)PHENYL-PHOSPHONATE -------------------------------------------------------------------------------------------------- 43 4.1.1. Tổng hợp bis (4,4’-diformylphenyl)phenylphosphonate (BFPP) ----------- 43 4.1.1.1. Thích hợp hóa thực nghiệm ------------------------------------------------- 44 4.1.1.2. Nhận danh sản phẩm --------------------------------------------------------- 49 4.1.2. Tổng hợp bis(4,4’-dicarboxylphenyl)phenylphosphonate -------------------- 50 4.1.2.1. Thích hợp hóa thực nghiệm ------------------------------------------------- 51 4.1.2.2. Nhận danh sản phẩm và đo nhiệt độ nóng chảy -------------------------- 54 4.2. TỔNG HỢP MOF ---------------------------------------------------------------------- 58 4.2.1. Tổng hợp MOF-5 ------------------------------------------------------------------ 58 4.2.1.1 Thích hợp hóa điều kiện tổng hợp đơn tinh thể MOF-5 ------------------ 58 4.2.1.2. Kết quả phân tích cấu trúc pha và tính chất của vật liệu ---------------- 59 4.2.1.3. So sánh điều kiện tổng hợp và diện tích bề mặt của MOF-5 tổng hợp và MOF-5 đã công bố ------------------------------------------------------------------ 65 4.2.2. Tổng hợp MOF-P ------------------------------------------------------------------ 68 vi Luận văn Thạc sĩ Hóa Học Nguyễn Thị Tuyết Nhung 4.2.2.1. Khảo sát sự tạo thành MOF-P với các muối vô cơ ----------------------- 68 4.2.2.2. Khảo sát hệ dung môi và tỷ lệ mol của BDPP và các muối vô cơ ----- 70 4.2.2.3. Khảo sát nồng độ muối Pb(CH3COO)2 ------------------------------------ 81 4.2.2.4. Khảo sát nhiệt độ phản ứng -------------------------------------------------- 82 4.2.2.5. Khảo sát thời gian phản ứng ------------------------------------------------- 84 4.2.2.6 Kết quả phân tích MOF-PA -------------------------------------------------- 85 4.2.2.7. Tổng hợp MOF-P từ muối Pb(NO3)2 --------------------------------------- 90 5.1 KẾT LUẬN ------------------------------------------------------------------------------ 94 5.1.1. Tổng hợp bis(4,4’-dicarboxylphenyl)phenylphosphonate (BDPP) --------- 94 5.1.2. Tổng hợp MOF-5 ------------------------------------------------------------------ 94 5.1.3. Tổng hợp MOF-P ------------------------------------------------------------------ 94 5.2. KIẾN NGHỊ ----------------------------------------------------------------------------- 94 5.2.1. Tổng hợp bis(4,4’-dicarboxylphenyl)phenylphosphonate (BDPP) --------- 94 5.2.2. Tổng hợp MOF-5 ------------------------------------------------------------------ 95 5.2.3. Tổng hợp MOF-P ------------------------------------------------------------------ 95 DANH MỤC CÔNG TRÌNH TÁC GIẢ ------------------------------------------------- 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO ------------------------------------------------------------------ 97 PHỤ LỤC 1 --------------------------------------------------------------------------------- 103 PHỤ LỤC 2 --------------------------------------------------------------------------------- 120