官能团化金属膦酸盐配位聚合物的设计合成、结构表征和性质研究

论文摘要

近年来,有关金属膦酸盐配位聚合物的研究引起无机及材料化学家的极大兴趣,这主要归因于其在催化、离子交换、质子传导、插入化学、光化学和材料化学等方面潜在的应用。为了设计结构新颖、性能优良的功能材料,人们通过引入羟基、羧基和氨基等官能团对有机膦酸配体进行结构上修饰。本论文通过对有机膦酸配体的结构设计,如引入羟基、氨基等功能性基团,合成了三种有机膦酸配体,分别为N–吗啉亚甲基膦酸,N–（二乙醇胺）亚甲基膦酸和N, N–丁胺二（亚甲基膦酸）。另外,还选用了1–羟基亚乙基二膦酸（hedpH4）为配体。在低温水热条件下,采用直接法、引入模板剂法和引入第二配体的方法,合成出20种未见文献报道的金属膦酸盐配位聚合物的晶体材料,并对这些化合物的晶体结构、热稳定性和荧光性能进行了研究。所合成化合物的分子式如下: （1） Zn2Cl[O3PCH2N（CH2CH2）2O][O3PCH2NH（CH2CH2）2O] （2） Pb2Cl3[O3PCH2NH（CH2CH2）2O]·2.5H2O （3） [La{O3PCH2NH（CH2CH2）2O}（C2O4）]·H2O （4） [Y2{HO3PCH2NH（CH2CH2）2O}（C2O4）3（H2O）3]·H2O （5） [Ce3{O3PCH2NH（CH2CH2）2O}（C2O4）4（H2O）4]·2H2O （6） [Pr3{O3PCH2NH（CH2CH2）2O}（C2O4）4（H2O）4]·2H2O （7） [Nd3{O3PCH2NH（CH2CH2）2O}（C2O4）4（H2O）4]·2H2O （8） [Sm3{O3PCH2NH（CH2CH2）2O}（C2O4）4（H2O）4]·2H2O （9） [Eu2{HO3PCH2NH（CH2CH2）2O}（C2O4）3（H2O）3]·H2O （10） [Gd2{HO3PCH2NH（CH2CH2）2O}（C2O4）3（H2O）3]·H2O （11） [Tb2{HO3PCH2NH（CH2CH2）2O}（C2O4）3（H2O）3]·H2O （12） [Dy2{HO3PCH2NH（CH2CH2）2O}（C2O4）3（H2O）3]·H2O （13） [NH3（CH2）4NH3]Sm[hedpH][hedpH2] （14） [NH3（CH2）4NH3]Gd[hedpH][hedpH2] （15） [NH3（CH2）4NH3]Dy[hedpH][hedpH2] （16） [NH3CH2CH2NH3][Zn3（hedp）2（H2O）]·H2O （17） [NH3CH2CH（CH3）NH3][Zn3（hedp）2（H2O）]·3H2O（18） [Cu2（hedp）（H2O）2]·0.5H2O （19） Cd2[{O3PCH2N（CH2CH2O）2}（H2O）2] （20） Mn2[CH3（CH2）3NH（CH2PO3）2（H2O）F]·2H2O其中化合物1–12是以N–吗啉亚甲基膦酸为配体,利用直接反应法和引入第二配体法获得的。X?射线单晶衍射结果表明,化合物1–3具有二维层状结构,化合物4–12具有三维开骨架结构。以1–羟基亚乙基二膦酸为配体,利用模板剂法和直接反应法合成了化合物13–18。X?射线单晶衍射结果表明,化合物13–15具有一维链状结构,化合物16和17具有二维层状结构,而化合物18具有三维开骨架结构。化合物19和20是分别以N–（二乙醇胺）亚甲基膦酸和N, N–丁胺二（亚甲基膦酸）为配体,采用直接反应法获得。X?射线单晶衍射结果表明,化合物19和20具有二维层状结构。TG-DTA分析表明,该类化合物均具有较稳定的骨架结构。荧光分析结果表明,化合物9和11可分别做为红光发光材料和绿光发光材料。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 文献综述
• 1.1 金属膦酸盐配位聚合物概述
• 1.2 直接反应法合成金属膦酸盐配位聚合物
• 1.3 引入模板剂法合成金属膦酸盐配位聚合物
• 1.4 引入第二配体法合成金属膦酸盐配位聚合物
• 1.5 课题的提出
• 第二章 实验总述
• 2.1 原料与试剂
• 2.2 仪器与测试
• 2.3 化合物的合成方法
• 第三章 N-吗啉亚甲基膦酸金属配位聚合物的设计合成、结构表征和性质研究
• 2Cl[O₃PCH₂N（CH₂CH₂）₂O][O₃PCH₂NH（CH₂CH₂）₂O]的合成、结构和性质研究'>3.1 层状 Zn₂Cl[O₃PCH₂N（CH₂CH₂）₂O][O₃PCH₂NH（CH₂CH₂）₂O]的合成、结构和性质研究
• 3.1.1 实验部分
• 3.1.2 结果与讨论
• 2Cl₃[O₃PCH₂NH（CH₂CH₂）₂O]·2.5H₂O 的合成、结构和性质研究'>3.2 层状Pb₂Cl₃[O₃PCH₂NH（CH₂CH₂）₂O]·2.5H₂O 的合成、结构和性质研究
• 3.2.1 实验部分
• 3.2.2 结果与讨论
• 3PCH₂NH（CH₂CH₂）₂O}（C₂0₄）]·H₂O 的合成、结构和性质研究'>3.3 层状[La{O₃PCH₂NH（CH₂CH₂）₂O}（C₂0₄）]·H₂O 的合成、结构和性质研究
• 3.3.1 实验部分
• 3.3.2 结果与讨论
• 2{HO₃PCH₂NH（CH₂CH₂）₂O}（C₂0₄）₃（H₂O）₃]·H₂O 的合成、结构和性质研究'>3.4 三维骨架[Y₂{HO₃PCH₂NH（CH₂CH₂）₂O}（C₂0₄）₃（H₂O）₃]·H₂O 的合成、结构和性质研究
• 3.4.1 实验部分
• 3.4.2 结果与讨论
• 3{O₃PCH₂NH（CH₂CH₂）₂O}（C₂O₄）₄（H₂O）₄]·2H₂O（Ln=Ce, Pr, Nd, Sm）的合成、结构和性质研究'>3.5 稀土膦酸盐[Ln₃{O₃PCH₂NH（CH₂CH₂）₂O}（C₂O₄）₄（H₂O）₄]·2H₂O（Ln=Ce, Pr, Nd, Sm）的合成、结构和性质研究
• 3.5.1 实验部分
• 3.5.2 结果与讨论
• 2{HO₃PCH₂NH（CH₂CH₂）₂O}（C₂O₄）₃（H₂O）₃]·H₂O（Ln=Eu, Gd, Tb, Dy）的合成、结构及性质研究'>3.6 稀土膦酸盐[Ln₂{HO₃PCH₂NH（CH₂CH₂）₂O}（C₂O₄）₃（H₂O）₃]·H₂O（Ln=Eu, Gd, Tb, Dy）的合成、结构及性质研究
• 3.6.1 实验部分
• 3.6.2 结果与讨论
• 第四章 1–羟基亚乙基二膦酸金属配位聚合物的设计合成、结构表征和性质研究
• 3（CH₂）₄NH₃]Ln[hedpH][hedpH₂] （Ln=Sm,Gd, Dy）的合成、结构和性质研究'>4.1 一维链状稀土膦酸盐[NH₃（CH₂）₄NH₃]Ln[hedpH][hedpH₂] （Ln=Sm,Gd, Dy）的合成、结构和性质研究
• 4.1.1 实验部分
• 4.1.2 结果与讨论
• 3CH₂CH₂NH₃][Zn₃（hedp）₂（H₂O）]·H₂O 的合成、结构和性质研究'>4.2 层状[NH₃CH₂CH₂NH₃][Zn₃（hedp）₂（H₂O）]·H₂O 的合成、结构和性质研究
• 4.2.1 实验部分
• 4.2.2 结果与讨论
• 3CH₂CH（CH₃）NH₃][Zn₃（hedp）₂（H₂O）]·3H₂O 的合成、结构和性质研究'>4.3 层状[NH₃CH₂CH（CH₃）NH₃][Zn₃（hedp）₂（H₂O）]·3H₂O 的合成、结构和性质研究
• 4.3.1 实验部分
• 4.3.2 结果与讨论
• 2{CH₃C（OH）（PO₃）₂}（H₂O）₂]·0.5H₂O 的合成、结构和性质研究'>4.4 三维开放骨架[Cu₂{CH₃C（OH）（PO₃）₂}（H₂O）₂]·0.5H₂O 的合成、结构和性质研究
• 4.4.1 实验部分
• 4.4.2 结果与讨论
• 第五章 N–（二乙醇胺）亚甲基膦酸镉配位聚合物的设计合成、结构表征和性质研究
• 5.1 实验部分
• 5.2 结果与讨论
• 第六章 N, N–丁胺二（亚甲基膦酸）锰配位聚合物的设计合成、结构表征和性质研究
• 6.1 实验部分
• 6.2 结果与讨论
• 结论与展望
• 参考文献
• 研究生期间发表论文
• 致谢