基于含氮芳香杂环的金属—有机配合物的合成、结构和性能研究

发布时间：2017-09-27 20:26

  本文关键词：基于含氮芳香杂环的金属—有机配合物的合成、结构和性能研究

  更多相关文章： 含氮杂环配体 金属-有机配合物 晶体结构 电催化 光电响应

【摘要】：在过去的二十年中,金属-有机配合物已经成为当今研究的热点课题。由于其灵活的几何形状、尺寸和功能,已经有超过50000种不同的金属-有机配合物材料被报告和研究。基于可设计性的有机配体和可调控的金属盐种类,可以完成金属-有机配合物的自组装及后合成。因为金属-有机配合物具有新颖多样的拓扑结构且在气体储存、光学材料、手性分离、离子交换、生物成像、催化和药物缓释等诸多领域具有良好潜在的应用价值,设计合成出具有特定结构和特定功能的新型金属-有机配合物材料具有十分重要的意义。在本论文中,依据晶体工程学的原理,选择了三种配体:5-[4-(1H-咪唑基)-苯基]-2H-四氮唑(HL)、6H-吲哚[2,3-b]喹喔啉(HL1)和4-[4-(1H-咪唑基)-苯基]-2,6-二(4-吡啶基)吡啶(IPP),通过引入辅助配体2,5-双[3'-苯甲酸基]吡啶(H2L2)、1,3,5-均苯三酸(H3BTC),采取水(溶剂)热法合成了六种结构新颖的金属-有机配合物,并利用单晶X-射线衍射、红外光谱、粉末X-射线衍射、热重分析、循环伏安等方法,对其结构与性质进行了测试和研究。具体的研究内容如下所示:第一章中,本论文简要介绍了金属-有机配合物的基本概念、研究背景及研究进展、合成方法及影响因素和它们在各个领域的研究应用和意义。第二章中,运用配体5-[4-(1H-咪唑基)-苯基]-2H-四氮唑(HL),合成了三种二价金属-有机配合物,其分子式分别为:PbL2(H2O)(1),ML2(H2O)4·2H2O(M=Ni2和Co 3),其结构通过单晶X射线衍射表征。三种结构中存在稳定的单核金属片段。配合物1在0.5M H2SO4溶液中的循环伏安曲线表明:在铅酸电池中,加入和不加入配体时,Pb电极或PbO2电极表现出相似的电化学响应,加入配体时的电流密度比不加入配体时小一些,这可能是因为生成了Pb(Ⅱ)配合物,在一定程度上减小了两个电极上的氧化还原速率。恒电流充放电曲线表明加入配体时铅酸电池的放电时间更长。在经过循环伏安或充放电测试后,Pb电极由Pb和PbSO4组成,但是加入配体HL时,Pb电极上PbSO4的含量更低。在第三章中,选择刚性配体6H-吲哚[2,3-b]喹喔啉(HL1),合成得到一个Cu(I)配合物,分子式为:Cu2(L1)2(4),其结构通过单晶X射线衍射表征。配合物4中,由2个Cu(I)离子与2个HL1连接形成的Cu2单元是共面的,其中Cu……Cu的距离是2.637?,不同的Cu2单元之间通过强的π-π堆积作用力连接形成三维超分子网络结构。配体HL1不能催化析氢反应,而配合物4可以作为电化学稳定的电催化剂。当存在配合物4时,随着温度的提高,析氢反应的交换电流密度也增加。在30℃到50℃温度范围内,析氢反应的平均活化能Ea约为40kJ·mol-1。第四章中,合成了两个二价金属-有机配合物,分子式分别为:Cd3(IPP)(L2)3(H2O)(5)和Zn3(IPP)(BTC)2(H2O)·7H2O(6){IPP=4-[4-(1H-咪唑基)苯基]-2,6-双(4-吡啶基)吡啶,H2L2=2,5-双(3′-苯甲酸基)吡啶,H3BTC=1,3,5-均苯三酸}。配合物5呈现出一个2-节点(3,7)-连接的具有新颖(4.62)(48.610.83)拓扑的三维框架结构,其中Cd3单元中的Cd……Cd的距离是3.5?。配合物6中有两种不同的Zn3单元,呈现出一个(3,4,7)-连接的具有新颖(4.62)6(43.66.811.10)2(64.82)拓扑的三维框架结构。配合物5和6都具有准可逆的氧化还原性能,而且在可见光(650nmλ350nm)照射下可以产生光电流。然而,不同的光电流响应表明配合物5产生的光电流密度比空白的硅片和配合物6更高,这可能是因为光电极界面不同的电荷转移阻抗造成的。
【关键词】：含氮杂环配体 金属-有机配合物 晶体结构 电催化 光电响应
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641.4
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 金属-有机配合物的概述9-10
• 1.2 金属-有机配合物的设计合成、合成方法与影响因素10-13
• 1.2.1 金属-有机配合物的设计10-11
• 1.2.2 金属-有机配合物的合成方法与影响因素11-12
• 1.2.3 金属-有机配合物合成的影响因素12-13
• 1.3 金属-有机配合物的潜在应用前景13-20
• 1.3.1 金属-有机配合物在气体吸附与存储领域的研究13-15
• 1.3.2 金属-有机配合物在催化领域的研究15-17
• 1.3.3 金属-有机配合物在环境保护领域的研究17-18
• 1.3.4 金属-有机配合物在药物负载缓释领域的研究18-20
• 1.4 本论文的研究目的、意义和研究内容20-21
• 1.4.1 本论文的研究目的、意义20
• 1.4.2 本论文的研究内容20-21
• 2 基于HL的二价金属配合物：铅酸电池中配体对电极的影响21-45
• 2.1 引言21-22
• 2.2 实验部分22-28
• 2.2.1 实验仪器与试剂22-23
• 2.2.2 电化学测试23
• 2.2.3 配体及配合物的合成23-24
• 2.2.4 单晶X射线衍射数据24-28
• 2.3 结果和讨论28-44
• 2.3.1 配合物 1-3 的晶体结构28-30
• 2.3.2 电化学性能研究30-42
• 2.3.3 配合物 1-3 的热稳定性42
• 2.3.4 紫外-可见吸收光谱42-44
• 2.4 本章小结44-45
• 3 基于HL1的Cu(I)配合物的结构和对从水中析氢的电催化性能45-61
• 3.1 引言45-46
• 3.2 实验部分46-49
• 3.2.1 实验仪器及试剂46
• 3.2.2 电化学测试46-47
• 3.2.3 配体HL1和配合物的合成47-49
• 3.3 结果和讨论49-60
• 3.3.1 配体HL1和配合物Cu2(L1)2 (4)的晶体结构49-51
• 3.3.2 配合物4的热稳定性51-52
• 3.3.3 电化学性能研究52-59
• 3.3.4 配体HL1和配合物4的紫外可见吸收光谱59-60
• 3.4 本章小结60-61
• 4 基于刚性配体的二价金属-有机配位聚合物的光生电流响应61-85
• 4.1 引言61-62
• 4.2 实验部分62-65
• 4.2.1 实验仪器及试剂62
• 4.2.2 配体及配合物的合成62-63
• 4.2.3 单晶X射线衍射数据63-65
• 4.3 结果与讨论65-83
• 4.3.1 配合物5和 6 的晶体结构65-72
• 4.3.2 电化学性能测试72-74
• 4.3.3 配体和配合物的紫外可见光谱74-76
• 4.3.4 配合物5和 6 的光电化学性能76-81
• 4.3.5 热稳定性81-83
• 4.4 本章小结83-85
• 5 结论与展望85-87
• 5.1 结论85
• 5.2 展望85-87
• 致谢87-89
• 参考文献89-97
• 附录97
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录97

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 常桥稳;刘伟平;张妮;叶青松;余尧;谌喜珠;刘洋;李运烨;李春莹;;乙酰丙酮铂族金属有机配合物的合成现状及用途[J];贵金属;2009年01期

2 刘桂荣;张宁;;含磺酸金属—有机配合物的研究[J];江西化工;2006年01期

3 陶春元;赵新萍;王传旺;;过氧钒有机配合物及其在有机合成中的应用[J];化学试剂;2005年12期

4 刘莹;黄旋燕;陈宇鹏;陈碧荷;王正平;;稀土铽三元有机配合物合成及荧光性能研究[J];化学工程师;2010年12期

5 闫冠峰;王权;魏柏林;孙晓晨;陈国庆;高淑梅;;一种新型铕的有机配合物的光物理特性及机理研究[J];光谱学与光谱分析;2010年10期

6 崔敏;王淑涛;刘春英;;金属-有机配合物的合成途径研究进展[J];应用化工;2013年06期

7 唐宝华;;含茂基有机配合物的合成及表征[J];辽宁化工;2010年03期

8 张丽军,张武,马怀柱;含茂基、18-冠-6镨有机配合物的合成及表征[J];安徽师范大学学报(自然科学版);1999年04期

9 王怀善,钱国栋,王民权,骆永石,林久令;铒有机配合物的合成、表征与近红外发光性能研究[J];光谱学与光谱分析;2005年03期

10 叶云霞;魏丽花;盛维琛;张瑜;花银群;;一种高量子效率Nd~(3+)有机配合物的合成、表征及发光性能研究[J];光电子.激光;2013年06期

中国重要会议论文全文数据库 前6条

1 孙道峰;魏妍辉;孙杰;;低维金属-有机配合物的构筑及性能[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年

2 李政奇;吴立新;任咏华;;金属-有机配合物的凝胶及液晶性质研究[A];中国化学会第十四届胶体与界面化学会议论文摘要集-第2分会：溶液中的聚集与分子组装[C];2013年

3 李祥子;魏先文;;新型有机配合物/贵金属纳米复合材料的合成及其性能研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第33分会：纳米材料合成与组装[C];2014年

4 赵强;翁俊迎;卜显和;;镧的有机配合物发光-多齿吡啶配体(HPDQ)对金属镧的选择性发光[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年

5 陈雁;张乐;韩朋德;王丽熙;张其土;;稀土(铕、铽、镧)有机配合物的合成及其发光性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第3分册）[C];2010年

6 王慧慧;何沛;闫海刚;石建新;龚孟濂;;可见光激发的Eu(Ⅲ)三元有机配合物的合成、发光及LED器件[A];第七届全国稀土发光材料学术研讨会会议论文摘要集[C];2011年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 姜玮;稀土元素有机配合物导数吸收光谱和荧光光谱特性的研究及其分析应用[D];山东大学;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张金玲;基于柔性长链多羧酸配体的新型配合物的合成、结构与性质研究[D];西南大学;2015年

2 黄潇;有机配合物对汞的非生物甲基化及其影响因素研究[D];安徽农业大学;2014年

3 雷婧;贵金属(铱、铂、金)有机配合物合成、表征及性能研究[D];湖南师范大学;2015年

4 郑宝花;基于刚性多羧酸的过渡金属—有机配合物的构筑及其性能表征[D];中北大学;2016年

5 郭迪;金属-有机配合物的制备及其在光催化和电容性能的研究[D];闽南师范大学;2016年

6 张潘;基于含氮芳香杂环的金属—有机配合物的合成、结构和性能研究[D];重庆大学;2016年

7 雷倩;基于芳香羧酸配体的金属—有机配合物的合成、结构及性能研究[D];江西师范大学;2016年

8 王传旺;过氧钒有机配合物的合成及其对水中有机污染物氧化降解的催化性能研究[D];南昌大学;2005年

9 闫冠峰;三种新型铕的有机配合物光物理特性及机理研究[D];江南大学;2010年

10 吕旭燕;基于芳香多羧酸的金属—有机配合物的合成、结构及热稳定性[D];中北大学;2013年

，

本文编号：931759