本文關(guān)鍵詞：基于雜多酸鹽和2,2’-聯(lián)吡啶類衍生物的簇合物的合成和性能

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【摘要】：我們通常把以質(zhì)子為電荷載流子的一類功能材料叫作質(zhì)子導(dǎo)體。質(zhì)子導(dǎo)體可以作為許多電化學(xué)裝置的固體電解質(zhì),它們在燃料電池、氫電解質(zhì)、生物醫(yī)藥等方面都具有廣闊的應(yīng)用前景和十分重要的應(yīng)用價(jià)值。通常情況下,由質(zhì)子和雜多陰離子組成的具有Keggin型結(jié)構(gòu)的雜多酸是一種良好的低溫質(zhì)子導(dǎo)體。有機(jī)分子2,2’-聯(lián)吡啶類衍生物(4,4’-二甲基-2,2’-聯(lián)吡啶、4,4’-二甲酸-2,2’-聯(lián)吡啶)因其吡啶環(huán)上的兩個(gè)N原子是極好的配位點(diǎn),可以作為一類良好的有機(jī)配體。其中,4,4’-二甲基-2,2’-聯(lián)吡啶的取代基—甲基是疏水基;4,4’-二甲酸-2,2’-聯(lián)吡啶的取代基—羧基是親水基,其羧基自身也可以提供質(zhì)子。這樣,我們就設(shè)想把Keggin型雜多酸鹽和上述提到的兩種2,2’-聯(lián)吡啶類衍生物自組裝結(jié)合在一起形成的擔(dān)載型雜多陰離子簇合物應(yīng)該也是一種良好的質(zhì)子導(dǎo)體.在本論文中,首先,我們利用4,4’-二甲基-2,2’-聯(lián)吡啶(dmbipy)、過渡金屬離子Cu~(2+)和具有Keggin型結(jié)構(gòu)的雜多酸合成出兩種擔(dān)載型雜多陰離子簇合物。我們對這兩種化合物進(jìn)行了X-射線單晶衍射分析、熱重分析、X-射線粉末衍射分析、紅外光譜分析以及電化學(xué)交流阻抗性能的測試。其中,晶體學(xué)結(jié)構(gòu)表征結(jié)果顯示這兩種化合物分別為:{[Cu(dmbipy)(H_2O)_2Cl_(0.5)]_2[PW_(12)O_(40)]}·7H_2O(化合物1)和{[Cu(dmbipy)(H_2O)_3]_2[SiW_(12)O_(40)]}·7H_2O(化合物2).我們從兩種化合物的X-射線單晶衍射圖譜中可以看出化合物1和化合物2的晶體結(jié)構(gòu)均為單斜晶系C2/c空間群,每個(gè)雜多酸陰離子通過兩個(gè)端氧分別連接一個(gè)金屬有機(jī)配位陽離子形成了對稱雙擔(dān)載型簇合物結(jié)構(gòu),雜多酸陰離子和4,4’-二甲基-2,2’-聯(lián)吡啶均作為雙齒配體存在于簇合物的結(jié)構(gòu)中。我們從化合物1和化合物2的紅外光譜的圖譜數(shù)據(jù)中顯示出雜多陰離子以及有機(jī)雙齒氮配體4,4’-二甲基-2,2’-聯(lián)吡啶的紅外特征峰;熱重分析結(jié)果顯示,當(dāng)化合物1和化合物2的環(huán)境溫度從室溫升至100°C的過程中幾乎沒有失重,說明在這個(gè)升溫的過程中這兩種化合物的金屬有機(jī)框架結(jié)構(gòu)均未被破壞;電化學(xué)交流阻抗結(jié)果分析顯示,兩種化合物在溫度為100°C、相對濕度在35%~98%的范圍內(nèi)具有良好的質(zhì)子導(dǎo)電性能,它們的質(zhì)子導(dǎo)電率均可達(dá)到10-4~10-3 S·cm-1;X-射線粉末衍射結(jié)果分析表明,兩種化合物在進(jìn)行電化學(xué)交流阻抗前后,其粉末樣品的框架結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化。其次,我們又通過另一種有機(jī)分子4,4’-二甲酸-2,2’-聯(lián)吡啶(H_2bpdc)和具有Keggin型結(jié)構(gòu)的雜多酸鹽合成出兩種擔(dān)載型雜多陰離子簇合物,{[Cu(H_2bpdc)(H_2O)_2Cl_(0.5)]_2[PW_(12)O_(40)]}·7H_2O(化合物3)和{[Cu(H_2bpdc)(H_2O)_3]_2[SiW_(12)O_(40)]}·7H_2O(化合物4)。我們對這兩種化合物進(jìn)行了X-射線單晶衍射分析、熱重分析、X-射線粉末衍射分析、紅外光譜分析以及電化學(xué)交流阻抗性能的測試。其中,化合物3和化合物4的X-射線單晶衍射結(jié)果分析表明兩種配合物的晶體結(jié)構(gòu)均為單斜晶系且都屬于C2/c空間群,每個(gè)雜多酸陰離子通過兩個(gè)端氧分別連接一個(gè)金屬有機(jī)配位陽離子形成了對稱雙擔(dān)載型簇合物結(jié)構(gòu),雜多酸陰離子和4,4’-二甲酸-2,2’-聯(lián)吡啶均作為雙齒配體存在于簇合物的結(jié)構(gòu)中。我們從化合物3和化合物4的紅外光譜圖譜數(shù)據(jù)也顯示出雙齒有機(jī)氮配體4,4’-二甲酸-2,2’-聯(lián)吡啶和雜多陰離子的特征峰;熱重分析結(jié)果表明,當(dāng)溫度范圍在20~100°C時(shí),失重很小,框架結(jié)構(gòu)完好未被破壞;X-射線粉末衍射結(jié)果的圖譜分析表明,化合物在進(jìn)行交流阻抗的前后,其粉末樣品的結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化;電化學(xué)交流阻抗測試的結(jié)果表明,化合物3和化合物4在相對濕度范圍在35~98%、溫度在100°C的條件下顯示出了優(yōu)良的質(zhì)子導(dǎo)電性能,其質(zhì)子導(dǎo)電率數(shù)值可達(dá)到10~(-4)~10~(-3) S·cm~(-1)。
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O641.4

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