稀土/铜金属有机配位聚合物的设计、合成及性质研究

论文摘要

近年来,运用晶体工程原理构筑金属有机配位聚合物新型高度有序结构分子聚集体逐渐成为当前化学、材料、生物、医学等领域的研究主流和热点课题之一。这不仅因为对此类课题的研究有利于研究分子框架之间的组装、缠绕、异构等机理,更重要的是因为对此类课题的研究可拓展新型高级有序结构分子聚集体在微电子、非线性光学、分子选择、离子交换、催化、磁性、生物活性等方面的应用范围。如何通过选择和设计合适的构筑块并通过某种特定组装来获得具有预期结构与功能的材料是晶体工程的核心任务,也是目前极具挑战性的研究课题之一。本论文的主要研究内容是基于含氮、氧配体构筑的新型金属有机配位聚合物的合成、结构及性能研究。研究了金属离子、有机配体、反应温度、反应配比、以及引入模板等对金属有机配位聚合物的影响。1.采用溶剂热的合成方法,以2,2’—联吡啶、咪唑、SO42-等为配体成功合成了2个一维蓝矾类骨架化合物（化合物-1,2）,通过元素分析、红外光谱、热重、X射线粉末衍射及X射线单晶衍射等对其进行了结构表征和性质研究。化合物1呈一维“之”字链状结构,化合物2为一维“一”字链结构。考察了体系硝酸量对产物结构的影响。二者的粉末Uv-vis漫反射光谱表明2个化合物在可见区吸收峰归属于Cu（Ⅱ）离子的d-d跃迁。2.采用节点法,利用双T形配体（3,3’,4,4’-联苯四羧酸）为有机配体与铜离子首次成功合成了一个具有二维砖墙拓扑配位聚合物（化合物-3）,这为构筑具有新颖拓扑结构的配位聚合物提供了新的合成思路。并且对其进行了结构和性质表征,发现其有可逆的动力转换性质。3.利用3,3’,4,4’-联苯四羧酸配体与稀土离子（La,Pr,Nd）合成了两个系列的三维配位聚合物（化合物-4,5,6,7,8）。其中化合物-4,5,6是通过DMF发生原位水解反应而获得的,这在配位聚合物的报道中是比较少的。而化合物-7,8是以咪唑为模板来合成的配位聚合物。实验证明利用模板法构筑金属有机配位聚合物是可行的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 金属有机配位聚合物简介
• 1.2 金属有机配位聚合物的发展
• 1.3 金属有机配位聚合物的合成方法
• 1.3.1 液层扩散法
• 1.3.2 蒸汽扩散法
• 1.3.3 凝胶扩散法
• 1.3.4 水热法/溶剂热法
• 1.3.5 升华法
• 1.3.6 固相反应法
• 1.3.7 离子热法
• 1.4 金属有机配位聚合物的结构影响因素
• 1.4.1 金属离子
• 1.4.2 有机配体
• 1.4.3 阴离子和模板分子效应
• 1.4.4 反应物料配比
• 1.4.5 溶剂
• 1.4.6 pH值
• 1.4.7 温度
• 1.5 金属有机配位聚合物的应用
• 1.5.1 催化材料
• 1.5.2 气体储存
• 1.5.3 吸附分离
• 1.5.4 非线性光学材料
• 1.5.5 离子交换
• 1.5.6 生物活性
• 1.5.7 光导体
• 1.5.8 发光材料
• 1.5.9 分子磁体
• 1.6 开展本课题的意义及研究内容
• 第2章 蓝矾类金属有机配位聚合物的合成、结构和光谱性质研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 试剂和仪器
• 2.1.2 咪唑及联吡啶取代蓝矾化合物的合成
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 合成
• 2.2.2 晶体结构
• 2.2.3 红外光谱
• 2.2.4 热重分析
• 2.2.5 X射线粉末衍射
• 2.2.6 固体紫外可见光谱
• 2.3 小结
• 第3章 双T型配体组装的铜配位聚合物的合成、结构和性质研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 试剂和仪器
• 2（BPTC）（Im）₄（H₂O）（DMF）]n的合成'>3.1.2 化合物3[Cu₂（BPTC）（Im）₄（H₂O）（DMF）]n的合成
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 合成
• 3.2.2 晶体结构
• 3.2.3 红外光谱分析
• 3.2.4 热重分析
• 3.2.5 转换性质
• 3.2.6 固体紫外-可见光谱
• 3.3 小结
• 第4章 稀土金属有机配位聚合物的合成、结构和性质研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 试剂和仪器
• 2）₃]（Ln=La、Pr、Nd）'>4.1.2 化合物4—6的合成[Ln（HCO₂）₃]（Ln=La、Pr、Nd）
• 2O）]（Ln=Pr、Nd）'>4.1.3 化合物7和8的合成[Ln（HBPTC）（H₂O）]（Ln=Pr、Nd）
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 合成
• 4.2.2 晶体结构
• 4.2.3 红外光谱
• 4.2.4 化合物7的热重分析
• 4.2.5 X射线粉末衍射
• 4.3 小结
• 第5章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果