基于5-羧基苯并三氮唑配位聚合物的合成、结构及性质研究

论文摘要

近年来,合理的设计和合成配位聚合物受到了人们广泛的关注,不仅因为其在吸附、分离、催化、离子交换、导电材料、分子识别、非线性材料、磁性材料和分子识别等领域有着潜在的应用价值,而且还源于其有趣的拓扑学结构。由于5-羧基苯并三氮唑结合了羧基和含氮杂环两种基团的优点,且能够通过其丰富的配位模式连接各种金属离子,所以本论文选择刚性的5-羧基苯并三氮唑作为有机配体。在本文中,通过溶剂热技术,我们合成了6个配合物,通过元素分析、IR、XRPD、TG和单晶X-射线衍射对晶体结构进行了表征,对部分配合物的磁性和气体吸附性质进行了初步研究讨论。第一章我们对配位聚合物的最新研究动态进行了简要介绍,并对一些具有代表性配位聚合物的结构、性质以及应用领域等进行了归纳总结。第二章通过溶剂热的方法,我们合成了四个新型的微孔配位聚合物:Mn5（btac）4（μ3-OH）2（EtOH）2·DMF·3EtOH·3H2O（1）、Mn5（btac）4（μ3-OH）2（EtOH）2·（bpt）·2H2O（2）、[Zn3（OH）2（btca）2]·2DMF·H2O（3）、[Co3（OH）2（btca）2]·2DMF（4）。配合物1是由btca配体连接{Mn-OH-Mn}n链而形成含有一维亚菱形孔道的三维配位聚合物。磁性研究表明配合物1是一个包含1D亚铁磁链{Mn-OH-Mn}n的3D变磁体,在高压和温度为77K条件下对配合物1的氢气的吸附性质进行了测量,结果表明在压强0.5atm时氢气的吸附量迅速上升为0.99 wt%,并且在压强为5.5atm时达到饱和1.03wt%。配合物2是通过btca配体连接五核锰簇而形成一个三维的孔洞配位聚合物。配合物3和4是同构的,都是通过μ3-OH连接Zn（II）离子和Co（II）离子而形成无限延伸的{Zn3（OH）2}n和{Co3（OH）2}n链,无限延伸的{Zn3（OH）2}n和{Co3（OH）2}n链近一步通过btca配体以μ5的配位模式而连接形成一个三维孔洞配位聚合物。第三章利用5-羧基苯并三氮唑和硝酸锌以及含氮辅助配体phen和tatp在溶剂热条件下合成两个配位聚合物{[Zn（btca）（tatp）]·0.25H2O}n（5）和[Zn（btca）（phen）]n（6）。配合物5是二维的波浪层状结构进一步由氢键之间的相互作用而形成的三维超分子配位聚合物。配合物6是一个二维的波浪层状结构,相邻的Zn（II）离子通过btca配体桥连而形成1D的波浪型链,1D的波浪型链进一步由btca配体的氮原子桥连而形成2D的波浪层状结构。结论部分对所合成的六个配位聚合物的结构特征和功能做了总结。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 图表目录
• 第1章 引言
• 1.1 配位聚合物概述
• 1.2 配位聚合物的研究进展
• 1.3 本课题的选题意义以及研究思路
• 第2章 基于5-羧基苯并三氮唑构筑的孔洞配位聚合物的结构及性质研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 使用仪器
• 2.1.2 化学试剂
• 2.1.3 配合物1-4 的合成
• 2.1.4 配合物结构的测定
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 晶体结构
• 2.2.2 配合物1,3,4 的粉末衍射
• 2.2.3 配合物1 和3 的热重分析
• 2.2.4 配合物1 的磁性
• 2.2.5 配合物1 的气体吸附性质的研究
• 2.3 小结
• 第3章 5-羧基苯并三氮唑与含氮辅助配体构筑的配位聚合物的合成及结构表征
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 使用仪器
• 3.1.2 化学试剂
• 3.1.3 配合物5 和6 的合成
• 3.1.4 配合物结构的测定
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 晶体结构
• 3.3 小结
• 第4章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间已发表和待发表的学术论文