含羧基配体的稀土配位聚合物的合成、结构及性能研究

论文摘要

本论文主要从事含羧基配体的稀土配位聚合物的合成、结构与性能研究。选用不同的反应体系,合成了四个系列共二十个含羧基配体的稀土配位聚合物,其中十八个为新化合物。对其进行了结构分析和多种谱学表征,并考察了有机配体、反应体系的酸碱度以及反应温度等因素在水热（溶剂热）条件下对反应产物的影响。1.合成了五个稀土柠檬酸系列配位聚合物1-5,其中同构的化合物1和2是三维的,具有扭曲的BN拓扑结构;同构的化合物3-5是二维的,在二维层中存在两种十三元环。2.合成了五个稀土5-磺基水杨酸系列配位聚合物6-10,在这类同构的三维化合物中存在一维孔道,且具有较少报道的4664拓扑网络结构。3.合成了五个稀土间苯二甲酸系列配位聚合物11-15。在同构的三维化合物11-14中,存在三种螺旋孔道,质子化的咪唑作为平衡阳离子填充在其中两种孔道中。化合物15具有二维结构,在该结构中存在两种不同的四螺旋链。4.合成了由吡啶二甲酸构筑的五个稀土配位聚合物。其中两个是由3,5-吡啶二甲酸和草酸构筑的三维稀土配位聚合物16和17,它们的拓扑网络由（4,5）-连接的节点构成,草酸是反应过程中3,5-吡啶二甲酸发生原位分解反应产生的。另外三个化合物是由2,6-吡啶二甲酸和哌嗪构筑的稀土配合物18-20。它们具有分立结构,氢键将其连接成三维超分子网络,并且,在三维超分子结构中存在二维水层。5.除对所合成化合物的结构进行了详细分析外,还对其进行了多种谱学表征,对其荧光性能、可能的反应机理及磁学性能等进行了初步研究,并探讨了合成条件对合成结果的影响。所有这些,对丰富和发展稀土配位聚合物化学具有重要意义。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 配位聚合物简介
• 1.2 配位聚合物的发展概况
• 1.3 配位聚合物的分类
• 1.3.1 按空间拓扑分类
• 1.3.1.1 一维拓扑结构
• 1.3.1.2 二维拓扑结构
• 1.3.1.3 三维拓扑结构
• 1.3.1.4 互穿拓扑结构
• 1.3.2 按有机配体的类型分类
• 1.3.2.1 含羧基类配体的配位聚合物
• 1.3.2.1.1 含羧基脂肪类有机配体的配位聚合物
• 1.3.2.1.2 含羧基芳香类有机配体的配位聚合物
• 1.3.2.2 含磺酸类有机配体的配位聚合物
• 1.3.2.3 含氮杂环类配体的配位聚合物
• 1.3.3 按金属中心元素的不同分类
• 1.4 本论文选题的目的、意义和主要成果
• 1.4.1 选题的目的和意义
• 1.4.2 本课题研究所取得的进展
• 第二章 实验原理、方法和采用的药品
• 2.1 实验原理
• 2.1.1 水热（溶剂热）合成技术
• 2.1.2 反应介质
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 X-射线单晶结构分析
• 2.2.2 元素分析
• 2.2.3 红外光谱分析
• 2.2.4 变温磁化率
• 2.2.5 荧光光谱
• 2.2.6 热重分析
• 2.2.7 紫外-可见-近红外光谱（UV-Visable-NIR spectrum）
• 2.2.8 粉末X 射线衍射（XRD）
• 2.3 实验药品
• 第三章 由柠檬酸构筑的多维稀土配位聚合物
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 化合物1-5 的合成
• 3.2.2 化合物1-5 的合成讨论
• 3.3 X-射线单晶结构分析结果
• 3.3.1 X-射线单晶数据
• 3.3.2 化合物1-5 的结构描述
• 3.3.3 键价计算
• 3.4 化合物1-5 的表征
• 3.4.1 红外光谱
• 3.4.2 化合物1-5 的热重分析
• 3.4.3 化合物1 和5 的磁性
• 3.4.4 化合物5 的UV-Vis-NIR 漫反射谱
• 3.4.5 化合物5 的NIR 荧光光谱
• 3.5 本章小结
• 第四章 由5-磺基水杨酸构筑的三维稀土配位聚合物
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 化合物6-10 的合成
• 4.2.2 化合物6-10 的合成讨论
• 4.3 X-射线单晶结构分析结果
• 4.3.1 X-射线单晶数据
• 4.3.2 化合物6-10 的结构描述
• 4.4 化合物6-10 的表征
• 4.4.1 化合物6-9 的粉末衍射（XRD）
• 4.4.2 化合物6-10 的红外光谱
• 4.4.3 化合物8 的热重分析
• 4.4.4 化合物7-9 的磁性
• 4.4.5 化合物6-9 的UV-Vis 及UV-Vis-NIR 光谱
• 4.4.6 化合物6-10 的荧光光谱
• 4.5 本章小结
• 第五章 由间苯二甲酸构筑的多维稀土配位聚合物
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 化合物11-15 的合成
• 5.2.2 化合物11-15 的合成讨论
• 5.3.X -射线单晶结构分析结果
• 5.3.1 X-射线单晶数据
• 5.3.2 化合物11-15 的结构描述
• 5.4 化合物11-15 的表征
• 5.4.1 化合物11-15 的红外光谱
• 5.4.2 化合物15 的热重分析
• 5.4.3 化合物12-14 的磁性
• 5.4.4 化合物12 和13 的UV-Vis-NIR 光谱
• 5.4.5 化合物12-14 的荧光光谱
• 5.5 本章小结
• 第六章 由吡啶二甲酸构筑的混配体稀土配位聚合物
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 化合物16-20 的合成
• 6.2.2 化合物16 和17 的合成讨论
• 6.3.X -射线单晶结构分析结果
• 6.3.1 X-射线单晶数据
• 6.3.2 化合物16-20 的结构描述
• 6.4 化合物16-20 的表征
• 6.4.1 化合物16-20 的红外光谱
• 6.4.2 化合物20 的热重分析
• 6.4.3 化合物18-20 的荧光光谱
• 6.5 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历
• 攻读博士期间发表的 SCI 论文
• 摘要
• Abstract
• 附录