Σύνθεση και χαρακτηρισμός μεταλλο-οργανικών πλεγμάτων των αλκαλικών γαιών για πιθανές εφαρμογές φθοριζόντων αισθητήρων
Creators: name: Νέσση, Παρασκευή Γρηγορίοιυ
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Μέταλλο-Οργανικά Πλέγματα των αλκαλικών γαιών
Φθορισμός
Αισθητήρες
Alkaline Earth Metal-Organic Frameworks
Fluorescence
Sensors

description: Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκαν ως προς την ικανότητά τους να δρουν ως αισθητήρες υγρασίας στους οργανικούς διαλύτες EtOH, ΑCN και THF δύο MOF των αλκαλικών γαιών, Ba και Ca, με τον υποκαταστάτη 1,4-dihydroxy terepthalic acid. Η μελέτη έγινε με τιτλοδότηση αιωρημάτων των MOF στον αντίστοιχο διαλύτη με H2O και κατόπιν με την λήψη και αξιολόγηση των φασμάτων φθορισμού. Συγκεκριμένα, το Ba-MOF μελετήθηκε στην μη ενεργοποιημένη αλλά και ενεργοποιημένη του στους διαλύτες EtOH, ΑCN και THF. Προσδιορίστηκε για τη συγκεκριμένη δομή ότι η παρουσία υγρασίας σε διάφορες κατ’ όγκο περιεκτικότητες δεν μετατοπίζει αξιόλογα το μήκος κύματος εμφάνισης μεγίστου στο φάσμα εκπομπής. Συνεπώς, το Ba-MOF δεν δρα προς το παρόν σαν αισθητήρας. Επίσης, το Ca-MOF μελετήθηκε στους διαλύτες EtOH και ΑCN, όπου παρατηρήθηκε μέσα σε χρόνο δέκα λεπτών μετατόπιση μεγίστου ίση με 13 και 15,2nm αντίστοιχα, για προσθήκη 3,38 vol.%H2O. Συνεπάγεται ότι το συγκεκριμένο αντιλαμβάνεται την ύπαρξη υγρασίας και μπορεί να δράσει ως αισθητήρας. Ακόμη, κατά την παρούσα διπλωματική μελετήθηκε η χημεία του υποκαταστάτη 1,6-diaminonaphthalene-3,7-dicarboxylic acid με τα μέταλλα Mg, Ca, Sr, Ba των αλκαλικών γαιών, με σύνθεση μέσω διαλυτοθερμικής μεθόδου, με διαλύτη DMF, στους 120°C και για 24h. Από τις αντιδράσεις προέκυψαν δύο νέες δομές, ενώ ο χαρακτηρισμός έγινε με ακτίνες Χ σε μονοκρύσταλλο. Συγκεκριμένα η πρώτη προήλθε από το άλας CaCl2 και τον υποκαταστάτη (NH2)2NDC με αναλογία mol 1:1 και είναι μια τετραγωνικού πλέγματος δομή με τετραγωνική δευτερεύουσα μεταλλική δομική μονάδα. Όμοια δομή προέκυψε και με τη χρήση Ca(ΝΟ3)2. Ενώ η δεύτερη, προήλθε από το άλας Sr(ΝΟ3)2 σε όμοιες συνθήκες και είναι μια κυβικού πλέγματος δομή, επίσης τετραγωνικής μεταλλικής δευτερεύουσας δομικής μονάδας.
description: The present thesis refers to the synthesis and characterization of metal-organic frameworks of the alkaline earth group and their evaluation as potential luminescent sensors. MOFs of Barium and Calcium with a 1,4-dihydroxy terepthalic acid ligand, namely AEMOF-4 (Ca-MOF) and AEMOF-6 (Ba-MOF), were tested as moisture sensors in organic solvents ethanol, acetonitrile and tetrahydrofuran. The experiments were based on steady state luminescent titrations with water of MOF suspension in the desired solvent. Specifically, AEMOF-4 suspended in ethanol and acetonitrile, yielded an 13 and 15.2 nm shift of emission maxima wavelength respectively, upon 3.38vol.% H2O addition over a ten minute period of time. Thus, AEMOF-4 can sense the presence of water aliquots of 0.99vol.% or greater. AEMOF-6 shows no interaction with the water molecules in either of the tested solvents thus presenting no shift of emission maxima. Furthermore two new coordination compounds were achieved, namely AEMOF-54 and AEMOF-56,following the solvothermal synthesis method. The ligand 1,6-diaminonapthalene-3,7-dicarboxylic acid (NH2)2NDC and chloride, nitrate salts of Mg, Ca, Sr, Ba of the alkaline earth series were used as starting materials. The 24h solvothermal reactions in DMF solvent at 120°C and isomolecular quantities of the reactants yielded appropriate sized crystals for single crystal X-ray analysis. Thus AEMOF-54 originating from CaCl2 and (NH2)2NDC has a tetragonal metal secondary building unit forming a three dimensional tetragonal network. AEMOF-56, of Sr(NO3)2 and (NH2)2NDC has a similarly constructed tetragonal metal SBU though coordinating to a cubic network.