Σύνθεση, χαρακτηρισμός και μελέτη ιδιοτήτων νέων λειτουργικών μεταλλο-οργανικών κατασκευών

Abstract

The use of oxalamide ligands in the context of this Thesis, resulted in twenty-seven new materials and the fully characterization of other three, which were isolated and referred for the first time in my Master Thesis. The twenty-seven materials, which were isolated using the tetra-topic ligand H6L1, could be categorized according to the metal ion that are based on, to Alkaline Earth MOFs (AE-MOFs), Transition Metal MOFs (TM-MOFs) and Lanthanide MOFs (Ln-MOFs). From the afforementioned materials, the twenty-four are three-dimensional (3-D), while only three of them extended to two dimensions (2-D). These materials were fully characterized using eight techniques with more informative/important, the single crystal and powder X-ray diffraction technique. We also studied the chemical behavior and investigated the properties and potential applications of these materials.The rest of the materials, which are based on linear oxalamide ligands, are coordination polymers, with two of them based on magnesium and the H4L2 ligand and the third, on the H4L4 ligand, which was derived from an in-situ ligand transformation of H6L3, in the presence of barium ions. In case of the materials which are based on the magnesium, we certificated the structure of the 3-D polymer and studied in detail the transformation of the 1-D material to 3-D by heating in the solid-state. In the case of the barium polymer, the H4L4 ligand was isolated, and now may be utilized for the synthesis of new materials. Finally, since the material is classified as an I2O1 and due to the lack of literature ofor simplifying structures like that, a detailed and reliable method to deconstruct the frameworks of MOFs comprising inorganic layers by adopting the same principles applied in the deconstruction of MOFs with rod SBUs, are presented.

Η χρήση οξαλαμιδικών υποκαταστατών στα πλαίσια της παρούσας Διατριβής, οδήγησε στην απομόνωση είκοσι επτά νέων υλικών και τον πλήρη χαρακτηρισμό άλλων τριών που απομονώθηκαν και αναφέρθηκαν για πρώτη φορά στο δίπλωμα ειδίκευσης μου. Τα είκοσι επτά υλικά που απομονώθηκαν με την χρήση του τετρα-τοπικού υποκαταστάτη H6L1, μπορούν να ταξινομηθούν με βάση το μεταλλικό ιόν που αποτελούνται, σε MOFs των αλκαλικών γαιών, των μετάλλων μετάπτωσης και των λανθανιδών. Από τα παραπάνω υλικά, τα είκοσι τέσσερα εμφανίζουν τρισδιάστατη δομή ενώ μόλις τα τρία εκτείνονται στις δύο διαστάσεις. Τα υλικά αυτά, χαρακτηρίσθηκαν πλήρως με την χρήση οκτώ τεχνικών με σημαντικότερες την κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ επί μονοκρυστάλλου και κόνεως, μελετήθηκε η χημική τους συμπεριφορά και διερευνήθηκαν οι ιδιότητες και οι πιθανές εφαρμογές τους.Τα υπόλοιπα υλικά, που βασίζονται σε γραμμικούς οξαλαμιδικούς υποκαταστάτες, αποτελούν πολυμερή ένταξης, τα δύο εκ των οποίων βασίζονται στο μαγνήσιο και τον υποκαταστάτη H4L2 και το τρίτο στον υποκαταστάτη H4L4, που προέκυψε από τον in-situ μετασχηματισμό του H6L3, παρουσία ιόντων βαρίου. Στη περίπτωση των υλικών που βασίζονται στο μαγνήσιο, πιστοποιήθηκε η δομή του τρισδιάστατου πολυμερούς και μελετήθηκε με λεπτομέρεια η μετατροπή του μονοδιάστατου υλικού σε τρισδιάστατο, μέσω θέρμανσης, σε στερεά κατάσταση. Στην περίπτωση του πολυμερούς που βασίζεται στο βάριο, απομονώθηκε ο υποκαταστάτης H4L4 και πλέον μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την σύνθεση νέων υλικών. Τέλος, επειδή το υλικό ανήκει στην κατηγορία I2O1 και παρατηρήθηκε έλλειμα βιβλιογραφίας στην απλούστευση τέτοιων δομών, παρατίθεται ένας λεπτομερής τρόπος απλούστευσης των δικτύων των MOFs που παρουσιάζουν ανόργανες επιφάνειες υιοθετώντας τις ίδιες αρχές που εφαρμόζονται στην απλούστευση των MOF με δευτεροταγείς δομικές μονάδες σχήματος ράβδου.