Đang tải... (xem toàn văn)
Microsoft Word luan van doc [TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA THỰC PHẨM BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CÁC LIGAND CARBOXYLIC LÀM TIỀN CHẤT CHO VẬT LIỆU MOFs MỚI HUỲNH[.]
[TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠNG NGHỆ HĨA-THỰC PHẨM W X BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CÁC LIGAND CARBOXYLIC LÀM TIỀN CHẤT CHO VẬT LIỆU MOFs MỚI HUỲNH THỊ NHƯ QUỲNH BIÊN HÒA, THÁNG 12/2010 TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠNG NGHỆ HĨA-THỰC PHẨM W X BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CÁC LIGAND CARBOXYLIC LÀM TIỀN CHẤT CHO VẬT LIỆU MOFs MỚI Sinh viên thực : HUỲNH THỊ NHƯ QUỲNH Giáo viên hướng dẫn : TS LÊ THÀNH DŨNG BIÊN HÒA, THÁNG 12/2010 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn, tơi xin gửi lời chân thành cảm ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn TS Lê Thành Dũng, người tận tình dẫn tơi q trình thực luận văn Tôi xin cảm ơn thầy cô, anh chị mơn Kỹ thuật Hóa hữu cơ, Trường ĐHBK Tp.HCM tạo điều kiện sở vật chất để tơi thực thí nghiệm tốt Cảm ơn anh Từ Ngọc Thạch, chị Đặng Huỳnh Giao anh chị, bạn làm thí nghiệm phịng MANAR động viên, giúp đỡ suốt thời gian thực luận văn Sau xin cảm ơn sâu sắc đến gia đình ln bên cạnh động viên, chỗ dựa vững vật chất lẫn tinh thần để tơi n tâm hồn thành tốt luận văn thời gian qua MỤC LỤC Trang TRANG PHỤ BÌA LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC SƠ ĐỒ DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU KHUNG HỮU CƠ – KIM LOẠI (MOFs) VÀ CÁC LIGAND CARBOXYLIC SỬ DỤNG ĐỂ CHẾ TẠO VẬT LIỆU 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Vật liệu khung hữu – kim loại 1.2.1 Cấu trúc vật liệu MOFs 1.2.2 Các phương pháp tổng hợp 1.2.2.1 Phương pháp nhiệt dung môi 1.2.2.2 Phương pháp vi sóng 1.2.2.3 Phương pháp siêu âm 1.2.3 Ứng dụng MOFs 1.2.3.1 Xúc tác 1.2.3.2 Lưu trữ khí 10 1.3 Các ligand carboxylic để chế tạo vật liệu MOFs 14 Chương 2: THỰC NGHIỆM 17 2.1 Hóa chất 18 2.2 Tổng hợp ligand carboxylic 19 2.2.1 Tổng hợp diester 19 2.2.2 Tổng hợp diester 20 2.2.3 Tổng hợp ligand 21 2.2.4 Tổng hợp ligand 22 Chương 3: KẾT QUẢ & THẢO LUẬN 24 3.1 Tổng hợp phân tích cấu trúc diester 25 3.1.1 Tổng hợp diester 25 3.1.2 Phân tích đặc trưng cấu trúc diester 25 3.2 Tổng hợp phân tích cấu trúc ligand 32 3.2.1 Tổng hợp ligand 32 3.2.2 Phân tích đặc trưng cấu trúc ligand 33 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39 Các kết đạt 40 Kiến nghị 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Số lần xuất MOFs thập niên qua [18] Hình 1.2: Cấu trúc SBUs MOF-5 [6] Hình 1.3: Các góc kiểm sốt khung kim loại-hữu tạo thành từ benzenedicarboxylic acid Hình 1.4: Cấu trúc MOFs với ditopic có hai nhóm –COO đồng phẳng [13] Hình 1.5: Cấu trúc MOFs với ditopic có hai nhóm –COO khơng đồng phẳng [13] Hình 1.6: Phân bố ứng dụng MOFs [18] Hình 1.7: Các đường đẳng nhiệt hấp phụ H2 MOFs khác 11 Hình 1.8: Cấu trúc MOF-177 11 Hình 1.9: Khả lưu trữ CO2 MOF-177 12 Hình 1.10: So sánh khả hấp phụ CO2 MOFs khác 12 Hình 1.11: Tính bền nhiệt khả hấp phụ Methane IFMOF-6 13 Hình 1.12: Một số ligand sử dụng tổng hợp MOFs [4] 15 Hình 3.1: Phổ MS diester 26 Hình 3.2: Phổ MS diester 26 Hình 3.3: Phổ FT-IR diester 27 Hình 3.4: Phổ FT-IR diester 27 Hình 3.5: Hiệu ứng cộng hưởng nhóm chức amide mạnh nhóm chức ester 28 Hình 3.6: Phổ 1H NMR diester 28 Hình 3.7: Phổ 1H NMR diester 29 Hình 3.8: Phổ 13C NMR diester 30 Hình 3.9: Phổ 13C NMR diester 31 Hình 3.10: Phổ MS ligand 33 Hình 3.11: Phổ MS ligand 33 Hình 3.12: Phổ FT-IR ligand 34 Hình 3.13: Phổ FT-IR ligand 34 Hình 3.14: Phổ 1H NMR ligand 35 Hình 3.15: Phổ 1H NMR ligand 36 Hình 3.16: Phổ 13C NMR ligand 37 Hình 3.17: Phổ 13C NMR ligand 37 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1: Tính chất loại IRMOFs khả hấp phụ Methane [11] 13 Bảng 3.1: Tần số hấp thu (cm-1) dao động giãn nối diester 27 Bảng 3.2: Các độ dịch chuyển hóa học đặc trưng (ppm) số ghép spin (giá trị ngoặc, Hz) phổ NMR 1H diester 29 Bảng 3.3: Các độ dịch chuyển hóa học đặc trưng (ppm) phổ NMR 13C diester 31 Bảng 3.4: Tần số hấp thu (cm-1) dao động giãm nối ligand 35 Bảng 3.5: Các độ dịch chuyển hóa học đặc trưng (ppm) số ghép spin (giá trị ngoặc, Hz) phổ NMR 1H ligand 36 Bảng 3.6: Các độ dịch chuyển hóa học đặc trưng (ppm) phổ NMR 13C diester 38 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1: Tổng hợp MOF-5 có hai loại cầu nối [20] Sơ đồ 1.2: Phản ứng acyl hóa xúc tác MOF-5 10 Sơ đồ 1.3: Phản ứng Knoevenagel xúc tác MOF-199 10 Sơ đồ 1.4: Sơ đồ tổng hợp 1,3-azulenedicarboxylic acid [23] 14 Sơ đồ 1.5: Sơ đồ tổng hợp N, N’, N’’-trimethyl-N, N’, N’’-tris(3-pyridyl)-1,3,5benzenetricarboxamide [17] 14 Sơ đồ 3.1: Tổng hợp diester 25 Sơ đồ 3.2: Tổng hợp ligand 32 Sơ đồ 3.3: Tổng hợp trực tiếp ligand 32 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ CÔNG THỨC 13 Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy BDC 1,4-benzenedicarboxylates D Doubled DEF N, N-Diethylformamide DMF N, N-Dimethylformamide DMSO Dimethylsulfocid EtOH Ethanol FT-IR Fourier Transform Infrared H2ABDC 2-Aminobenzene-1,4-dicarboxylic acid H2BDC Isophthalic acid H3BTC Benzenetricarboxylic acid HCl Hydrochloric acid i ipso IRMOFs Isoreticular Metal Organic Frameworks KOH Potassium Hydroxide m meta MOFs Metal Organic Frameworks MS Mass Spectrometry NMR Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy o ortho s Singled SBUs Secondary Building Units t Tripled THF Tetrahydrofuran δ Chemical shift in ppm υ Frequency C NMR H NMR DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC Phụ lục 1: Dữ liệu phổ diester Phụ lục 1a: Phổ 1H-NMR Phụ lục 1b: Phổ 13C-NMR Phụ lục 1c: Phổ MS Phụ lục 1d: Phổ FT-IR Phụ lục 2: Dữ liệu phổ diester Phụ lục 2a: Phổ 1H-NMR Phụ lục 2b: Phổ 13C-NMR Phụ lục 2c: Phổ MS Phụ lục 2d: Phổ FT-IR Phụ lục 3: Dữ liệu phổ ligand Phụ lục 3a: Phổ 1H-NMR Phụ lục 3b: Phổ 13C-NMR Phụ lục 3c: Phổ MS Phụ lục 3d: Phổ FT-IR Phụ lục 4: Dữ liệu phổ ligand Phụ lục 4a1: Phổ 1H-NMR Phụ lục 4a2: Phổ 1H-NMR ligand tổng hợp trực tiếp Phụ lục 4b: Phổ 13C-NMR Phụ lục 4c: Phổ MS Phụ lục 4d: Phổ FT-IR PHỤ LỤC DỮ LIỆU PHỔ CỦA DIESTER Phụ lục 1a: Phổ 1H-NMR Phụ lục 1b: Phổ 13C-NMR 3500 D:\KETQUA10\DHBK\111010\QUYNH.2 NQ06B 3000 2500 2000 1500 SOLID Page 1/1 Phụ lục 1d: Phổ FT-IR 1000 766.67 728.90 692.67 666 20 553 07 510.57 445.03 1018.07 965.06 900.93 851.35 1716 93 1683.43 1651.03 1595.51 1529.35 1498.70 1433.63 1408.40 1322.68 1283.86 1178.44 1113.04 1938.78 2551.77 2665.97 2958.80 3326.60 20 30 40 Transmittance [%] 50 60 70 80 90 100 Phụ lục 1c: Phổ MS Wavenumber cm-1 500 2010/11/10 PHỤ LỤC DỮ LIỆU PHỔ CỦA DIESTER Phụ lục 2a: Phổ 1H-NMR Phụ lục 2b: Phổ 13C-NMR 3500 D:\KETQUA10\DHBK\111010\QUYNH.0 NQ02c 1939 71 1726 77 1626.17 1533.93 1493.90 1458.66 1435.71 1413.98 1367.16 1310.74 1279.77 1199.11 1175.90 1153 89 1102.08 1062.12 1017.72 954.49 893.44 860.19 787.45 760.24 702.57 675.63 635.07 554 82 515 84 490.79 452.04 417.57 2845.90 3010.49 2954.84 3285.66 3429.24 20 60 Transmittance [%] 40 80 100 Phụ lục 2c: Phổ MS 3000 2500 Wavenumber cm-1 2000 1500 SOLID Page 1/1 Phụ lục 2d: Phổ FT-IR 1000 500 2010/11/10 PHỤ LỤC DỮ LIỆU PHỔ CỦA LIGAND 4 Phụ lục 3a: Phổ 1H-NMR Phụ lục 3b: Phổ 13C-NMR 3500 D:\KETQUA10\DHBK\111010\QUYNH.3 3000 NQ06C1 2500 2000 SOLID Page 1/1 1500 932.80 895.64 848.45 766.52 718.39 687.17 655 23 549.16 498.48 1013.13 1681.02 1650.02 1592.66 1525.97 1495.75 1426.29 1406.95 1318.47 1289.52 1262.06 1173 49 1110.77 2538.37 2850.58 3325.86 75 80 85 90 Transmittance [%] 95 100 Phụ lục 3c: Phổ MS W avenumber cm-1 1000 500 2010/11/10 Phụ lục 3d: Phổ FR-IR PHỤ LỤC DỮ LIỆU PHỔ CỦA LIGAND Phụ lục 4a1: Phổ 1H-NMR Phụ lục 4a2: Phổ 1H-NMR ligand tổng hợp trực tiếp Phụ lục 4b: Phổ 13C-NMR Phụ lục 4c: Phổ MS 3500 D:\KETQUA10\DHBK\111010\QUYNH.1 NQ02D 3000 1689.13 1625.47 1578.71 1532.09 1493.61 1459.84 1429.44 1367.63 1321.55 1294.63 1276 79 1223.49 1179.58 1152.25 1112.85 1060.84 1017.47 941.35 858.53 778.01 758.83 698.99 672 15 634 46 550.31 515.57 450.97 2558.40 2674 85 2884.00 3294.06 40 50 60 70 80 Transmittance [%] 90 100 2500 W avenumber cm-1 2000 SOLID Page 1/1 Phụ lục 4d: Phổ FT-IR 1500 1000 500 2010/11/10