分子复合物单晶材料的多型、固态相变及其性质研究

发布时间：2018-04-04 19:15

本文选题：分子复合物　切入点：多型性　出处：《山东大学》2017年博士论文

【摘要】：分子晶体的多型性现象及其固态相变一直是结晶学中研究的经典问题。在这个研究领域,有两个基本的科学问题是物理学家、化学家及晶体学家所最为关心的。即:"1.一个化合物结晶为特定晶型的决定性因素是什么?2.化合物不同晶型(晶相)间进行相转变的基本机制是什么?"要回答这两个基本的科学问题,科研工作者需要充分的研究分子晶体的多型性和固态相变。其中,理想的方式是设计新的晶体,并预期其可能存在多型性现象,并且可能具有固态相变。基于这点考虑,科研工作者一方面可以从计算化学出发,基于纯理论计算进行晶型预测;另一方面可以从晶体工程学出发,基于现有的数据结果和实验经验来设计分子晶体的多型和相变。晶体工程学是一门理解晶体中分子之间的相互作用力如何影响堆积方式,以及利用这些知识来设计新的具有特定物理、化学性质的晶体的学科。晶体工程学可以通过类似有机化学中"逆合成"的概念来识别结晶过程中的有效合成子,并将之应用于设计新的晶体。利用晶体工程学,设计分子复合物特别是有机复合物共晶和有机无机复合物,特别具有优势。本博士论文即从晶体工程学的角度出发,结合课题组前期设计分子复合物晶体的经验,在新型分子复合物晶体的设计、生长、多型性、固态相变以及结构和性能之间的关系等方面展开研究。主要内容有:1.设计并研究了一系列8-羟基喹啉基分子复合物共晶,成功获得了 8-羟基喹啉钯-7,7,8,8-四氰基对二次甲基苯醌(PdQ2-TCNQ)的两种晶型,研究了其机械力诱导的固态相变,并在分子层面上阐述了该相变与CuQ2-TCNQ机械力诱导相变差异产生的原因和机制。成功获得了 8-羟基喹啉铜和1,2,4,5-四氰基苯(CuQ2-TCNB)的两种不同化学计量比的共晶复合物CuQ2-TCNB和CuQ2-(TCNB)2,以及CuQ2-(TCNB)2的另外一种晶型CuQ2-(TCNB)2-Ⅱ。系统比较了 8-羟基喹啉基分子复合物共晶的多型性和不同相之间的关系。该工作拓宽了分子复合物晶体机械力诱导相变的体系,丰富了研究者对分子复合物晶体中机械力诱导相变的分子机制的理解和认识。2.设计并生长了分子复合物共晶晕苯-TCNB,研究了其多型性及固态相变。更重要的是,在此体系中发现了复合物共晶的自修复行为,并且从分子层面上给予了机理解释。该研究将自修复材料推广到了复合物共晶体系,并提出了新的、与相变有关的自修复机制,加深了研究者对分子复合物相变机制的理解。3.通过表面活性剂调控的方法,成功地使有机无机复合溴铅酸盐的晶体结构变得多样化,得到了第一个开放式三维结构的有机无机复合物,获得了表面活性剂诱导的动力学晶型,并研究了该体系的多型性现象和母液诱导的SCSC相变。该工作提供了使有机无机复合物晶体材料晶体结构多样化,设计有机无机复合物多型的新思路。以上的工作充分表明,通过晶体工程学来设计分子复合物晶体,并获得复合物晶体的多型和研究固态相变是可行的。这些研究加深了对分子复合物晶体的多型性现象、固态相变的分子机制的理解。
[Abstract]:In this research field , two basic scientific problems are as follows : 1 . The crystal engineering can be used to design new crystals and to design new crystals with specific physical and chemical properties .

【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O76

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