本文關鍵詞：芳香多羧酸功能配合物的設計、合成、結構和性能研究

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【摘要】：晶體工程指導下的金屬有機配位聚合物的研究已成為當今化學研究的熱點之一。金屬中心離子和有機配體通過自組裝形成結構新穎的配位聚合物,研究其在氣體吸附、分子催化、非線性光學和光學、電學、磁學等功能材料領域的應用具有重要的學術意義和潛在的應用前景。芳香多羧酸以其靈活的配位方式和多樣的配位構型常被人們用以構筑配位聚合物。本論文選用芳香多羧酸為主要配體,結合含氮輔助配體與過渡金屬離子,在中溫水(溶劑)熱條件下,合成了十六個新穎的配合物：{[Mn2(L1)4/3(H2O)3]·2H2O}n(1), Co(H2L1)2·(H2O)4(2),Ni(H2L1)2.(H2O)4(3),Zn(H2L1)2·(H2O)4(4),{[Cu(HL1)·(H2O)]·H2O}n (5),[Ni3(L1)2(bpy)2·(H2O)12]·4H2O (6), [Co3(L1)2(bpy)2·(H2O)12]·4H2O (7), Ni(HL1)(Py)·(H2O)4 (8), [Cu2(L2)(μ4—OH)]n (9),{[Mn(L2)]·(H2O)}n (10), {[Co2(L2)(μ3-OH)·(H2O)]n(11),{[Cd(HL2)]·(H2O)}n(12),{[Zn3(L2)2(Py)6]·2H2O}n(13), [Ni3(bpy)2(SO4)3·(H2O)11]n(14),{[Cu2(L3)(μ2-OH)]·2H2O}n(15)和[Co3(L3)2·(H2O)4]n(16)(H3L1=4,4'-(5-羧基-1,3-亞苯基)雙(氧基)二苯甲酸,H3L2=4,4'-(5-羧基-1,3-亞苯基)雙(氧基)雙(亞甲基)二苯甲酸,H3L3=3,3'-(5-羧基-1,3-亞苯基)雙(氧基)雙(亞甲基)二苯甲酸,bpy=4,4'-聯(lián)吡啶,Py=吡啶)。利用X-射線單晶衍射分析(X-ray)、元素分析(EA)、紅外光譜測試(IR)、粉末X射線衍射(PXRD)等表征手段對配合物進行了結構表征,并且利用熱重分析、固態(tài)熒光光譜、變溫磁化率等對配合物進行了性能測試。本論文的工作主要內(nèi)容包括以下五個方面：1.利用H3L1配體與過渡金屬離子在水熱條件下自組裝得到5個配合物,{[Mn2(L1)4/3(H2O)3]·2H2O}n(1), Co(H2L1)2·(H2O)4(2), Ni(H2L1)2·(H2O)4(3), Zn(H2L1)2·(H2O)4(4)和{[Cu(HL1)·(H2O)]·H2O}n(5)。配合物1為3D框架結構,配合物2-4是同構的,它們均為孤立的0D結構,通過氫鍵相互作用進一步組裝成的3D超分子結構,配合物5是2D框架結構。主要介紹了配合物的結構、熱穩(wěn)定性以及1,5的磁性和4的熒光性質,探討了配合物結構與性能之間的關系。2.利用H3L1配體與含氮輔助配體(4,4’-聯(lián)吡啶和吡啶)合成了3個配合物,[Ni3(L1)2(bpy)2·(H2O)12]·4H2O(6),[CO3(L1)2(bpy)2·(H2O)12]·4H2O(7)和Ni(HL1)(Py)·(H2O)4(8)。其中配合物6和7是同構的。這一系列配合物均為0D結構通過豐富的氫鍵作用形成的3D超分子結構。主要探討了輔助配體對體系結構和性能的影響。3.利用H3L2配體與過渡金屬離子在水熱條件下自組裝得到6個配合物,[Cu2(L2)(μ4-OH)]n (9),{[Mn(L2)]·(H2O)}n (10), {[CO2(L2)(μ3-OH)·(H2O)]n (11), {Cd(HL2)]·H2O)n(12),{[Zn3(L2)2(Py)6]·2H2O)n(13)和[Ni3(bpy)2(SO4)3·11H2O]n(14)。配合物9-12為3D有孔洞的框架結構,配合物13是2D有孔洞的框架,配合物14是1D的鏈狀結構。在配合物10中Mn2+被氧化為Mn3+。配合物9-12均是由1D鏈經(jīng)過配體拓展形成2D孔狀層,2D孔狀層進一步通過配體的擴展形成3D有孔洞的配合物。主要介紹了有關配合物的合成、結構、熱穩(wěn)定性以及9-11的磁性,12,13的熒光性質。研究結果揭示配體的配位模式在自組裝形成不同結構的配合物過程中起著非常重要的作用。4.利用H3L3配體與過渡金屬離子在水熱條件下自組裝得到2個配合物,{[Cu2(L3)(μ2-OH)]·2H2O)n(15)和[CO3(L3)2·(H2O)4]n(16)。這些配合物均為3D有孔洞的配合物,配合物15和16是由1D鏈經(jīng)過配體拓展形成2D孔狀層,2D孔狀層進一步通過配體的擴展形成3D有孔洞的配合物。對這些配合物的合成、結構、熱穩(wěn)定性以及磁性進行了研究。磁性研究發(fā)現(xiàn)配合物15和16均為反鐵磁性。5.研究了Cu、Mn、Co與三個不同的芳香多羧酸形成的配合物的結構和磁性之間的關系,以及Zn、Cd與三個不同的芳香多羧酸形成的配合物的結構和熒光性能之間的關系。通過研究發(fā)現(xiàn)配體的變化將影響配合物的結構和性能,另外,配體構象對配合物結構有重要的影響。
【關鍵詞】：芳香多羧酸 配位聚合物 過渡金屬離子 磁性 熒光
【學位授予單位】：西北大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O641.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 前言10-38
• 1.1 配位聚合物概述10-19
• 1.1.1 配位聚合物的合成12
• 1.1.2 配位聚合物的結構12-14
• 1.1.3 配位聚合物的性質14-15
• 1.1.4 配位聚合物的應用15-19
• 1.2 芳香多羧酸-過渡金屬配合物研究概況19-27
• 1.2.1 剛性芳香多羧酸-過渡金屬配位聚合物研究概況19-24
• 1.2.2 柔性芳香多羧酸-過渡金屬配位聚合物研究概況24-27
• 1.3 本論文選題依據(jù)及主要工作27-29
• 1.3.1 選題依據(jù)27-28
• 1.3.2 主要工作28-29
• 參考文獻29-38
• 第二章 過渡金屬與H_3L_1構筑的配合物的合成和性質研究38-66
• 2.1 引言38-39
• 2.2 實驗部分39-46
• 2.2.1 試劑及儀器39
• 2.2.2 配合物1-5的合成及表征39-41
• 2.2.3 配合物1-5的晶體結構測試41-46
• 2.3 結果與討論46-62
• 2.3.1 配合物1-5的紅外分析46
• 2.3.2 配合物1-5的晶體結構分析46-55
• 2.3.3 配合物的PXRD測試及熱穩(wěn)定性分析55-57
• 2.3.4 配合物1和5的磁性xO究57-61
• 2.3.5 配合物4的熒光光譜61-62
• 2.4 小結62-63
• 參考文獻63-66
• 第三章 含氮輔助配體存在下超分子體系的構建66-81
• 3.1 引言66
• 3.2 實驗部分66-73
• 3.2.1 試劑及儀器66-67
• 3.2.2 配合物6-8的合成及表征67-68
• 3.2.3 配合物6-8的晶體結構測試68-73
• 3.3 結果與討論73-78
• 3.3.1 配合物6-8的紅外光譜分析73
• 3.3.2 配合物6-8的晶體結構分析73-76
• 3.3.3 配合物的PXRD測試和熱穩(wěn)定性分析76-78
• 3.4 小結78
• 參考文獻78-81
• 第四章 過渡金屬與H_3L_2構筑的配位聚合物的合成和性質研究81-113
• 4.1 引言81-82
• 4.2 實驗部分82-89
• 4.2.1 試劑及化器82
• 4.2.2 配合物9-14的合成及表征82-84
• 4.2.3 配合物9-14的晶體結構測試84-89
• 4.3 結果與討論89-109
• 4.3.1 配合物9-14的晶體結構分析89-101
• 4.3.2 配合物的PXRD測試及熱穩(wěn)定性分析101-103
• 4.3.3 配合物9-11的磁性分析103-107
• 4.3.4 配合物12和13的熒光性質研究107-109
• 4.4 小結109
• 參考文獻109-113
• 第五章 過渡金屬與H3L3構筑的配位聚合物的合成和性質研究113-130
• 5.1 引言113-114
• 5.2 實驗部分114-117
• 5.2.1 試劑及儀器114
• 5.2.2 配合物15和16的合成及表征114-115
• 5.2.3 配合物15和16的晶體結構測試115-117
• 5.3 結果與討論117-127
• 5.3.1 配合物15和16的晶體結構分析117-121
• 5.3.2 配合物15和16的PXRD測試和熱穩(wěn)定性分析121-123
• 5.3.3 配合物15和16的磁學性質研究123-126
• 5.3.4 配合物16的吸附性能研究126-127
• 5.4 小結127
• 參考文獻127-130
• 第六章 配體對配位聚合物結構和性能的影響130-141
• 6.1 引言130
• 6.2 配體的轉變對配合物結構的影響130-135
• 6.2.1 配體的改變對配合物紅外光譜的影響130-131
• 6.2.2 配體的改變對配合物結構的影響131-135
• 6.2.3 配體的改變對配合物孔隙率的影響135
• 6.3 配體的改變對配合物性能的影響135-138
• 6.3.1 配體的改變對配合物熱穩(wěn)定性的影響135-137
• 6.3.2 配體的改變對配合物磁性的影響137-138
• 6.3.3 配體的改變對配合物熒光光譜的影響138
• 6.4 小結138-139
• 參考文獻139-141
• 結論和創(chuàng)新點141-143
• 攻讀博士學位期間取得的科研成果143-145
• 致謝145-146
• 作者簡介146

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王秀麗,曾永飛,卜顯和;模板法合成納米結構材料[J];化學通報;2005年10期

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本文編號：805141