Bazı yeni metal-organik kafes yapıların sentez, karakterizasyon ve kataliz uygulamaları

Abstract

Bu tez için ilk olarak 4,4'-bifenil dikarboksilik asit ile 2,2'-bipiridin-5,5-dikarboksilik asit veya 6,6'-dimetil-[2,2'-bipiridin]-5,5'-dikarboksilik asit kullanılarak UiO-67 (UiO = University of Oslo) tipi iki yeni zirkonyum metal-organik kafes yapı (MOF) hazırlandı. Bu kafes yapılarda ligantlar zirkonyum(IV) iyonlarına karboksilat oksijenleri üzerinden koordine olduğundan, piridin azotları farklı metallere koordine olabilecek şekilde serbesttir. Hazırlanan kafes yapılar daha sonra Lewis bazik özellikli piridin azot atomları üzerinden vanadyum(III) klorür veya vanadyum(IV) klorür içeren kafes yapılara dönüştürüldü. Karakterizasyon için elementel analiz, termik analiz, IR spektroskopisi, X-ışınları toz kırınımı, indüktif eşleşmiş plazma-kütle spektroskopisi, taramalı elektron mikroskopu, enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi gibi yöntemler kullanıldı. Kafes yapıların Brunauer–Emmett–Teller yüzey alanları, düşük sıcaklık azot gazı adsorpsiyon izotermleri kullanılarak hesaplandı. Hazırlanan bütün metal-organik kafes yapılar karbondioksit ile epiklorhidrin arasındaki katılma reaksiyonunu 4-(dimetilamino)piridin yardımcı katalizörlüğünde herhangi bir çözücüye ihtiyaç olmadan katalizleyebilmektedir.

For this thesis firstly UiO-67 (UiO = University of Oslo) type two new zirconium metal-organic frameworks (MOFs) using 4,4'-biphenyl dicarboxylic acid with 2,2'-bipyridine-5,5'-dicarboxylic acid or 6,6'-dimethyl-[2,2'-bipyridine]-5,5'-dicarboxylic acid were prepared. The linkers of these MOFs coordinated to the zirconium(IV) ions using their carboxylate oxygen atoms thus leave pyridine nitrogens free for further coordination. The prepared MOFs later were transformed into the vanadium(III) chloride or vanadium(IV) chloride containing zirconium MOFs through the linkers' Lewis basic bipyridine nitrogens. They were characterized by using different techniques such as elemental analysis, thermal analysis, IR spectroscopy, powder X-ray diffraction, inductively coupled plasma–mass spectroscopy, scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. Brunauer–Emmett–Teller surface areas of the frameworks were calculated by using their low temperature N2 adsorption isotherms. All prepared metal-organic frameworks can catalyze the cycloaddition reaction of carbondioxide to epoxide of epichlorohyrine in the presence of 4-(dimethylamino)pyridine as a co-catalyst without any solvent.