芳香多羧酸功能配合物的设计、合成、结构和性能研究

发布时间：2017-09-06 20:01

  本文关键词：芳香多羧酸功能配合物的设计、合成、结构和性能研究

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【摘要】：晶体工程指导下的金属有机配位聚合物的研究已成为当今化学研究的热点之一。金属中心离子和有机配体通过自组装形成结构新颖的配位聚合物,研究其在气体吸附、分子催化、非线性光学和光学、电学、磁学等功能材料领域的应用具有重要的学术意义和潜在的应用前景。芳香多羧酸以其灵活的配位方式和多样的配位构型常被人们用以构筑配位聚合物。本论文选用芳香多羧酸为主要配体,结合含氮辅助配体与过渡金属离子,在中温水(溶剂)热条件下,合成了十六个新颖的配合物：{[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-亚苯基)双(氧基)二苯甲酸,H3L2=4,4'-(5-羧基-1,3-亚苯基)双(氧基)双(亚甲基)二苯甲酸,H3L3=3,3'-(5-羧基-1,3-亚苯基)双(氧基)双(亚甲基)二苯甲酸,bpy=4,4'-联吡啶,Py=吡啶)。利用X-射线单晶衍射分析(X-ray)、元素分析(EA)、红外光谱测试(IR)、粉末X射线衍射(PXRD)等表征手段对配合物进行了结构表征,并且利用热重分析、固态荧光光谱、变温磁化率等对配合物进行了性能测试。本论文的工作主要内容包括以下五个方面：1.利用H3L1配体与过渡金属离子在水热条件下自组装得到5个配合物,{[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为3D框架结构,配合物2-4是同构的,它们均为孤立的0D结构,通过氢键相互作用进一步组装成的3D超分子结构,配合物5是2D框架结构。主要介绍了配合物的结构、热稳定性以及1,5的磁性和4的荧光性质,探讨了配合物结构与性能之间的关系。2.利用H3L1配体与含氮辅助配体(4,4’-联吡啶和吡啶)合成了3个配合物,[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是同构的。这一系列配合物均为0D结构通过丰富的氢键作用形成的3D超分子结构。主要探讨了辅助配体对体系结构和性能的影响。3.利用H3L2配体与过渡金属离子在水热条件下自组装得到6个配合物,[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为3D有孔洞的框架结构,配合物13是2D有孔洞的框架,配合物14是1D的链状结构。在配合物10中Mn2+被氧化为Mn3+。配合物9-12均是由1D链经过配体拓展形成2D孔状层,2D孔状层进一步通过配体的扩展形成3D有孔洞的配合物。主要介绍了有关配合物的合成、结构、热稳定性以及9-11的磁性,12,13的荧光性质。研究结果揭示配体的配位模式在自组装形成不同结构的配合物过程中起着非常重要的作用。4.利用H3L3配体与过渡金属离子在水热条件下自组装得到2个配合物,{[Cu2(L3)(μ2-OH)]·2H2O)n(15)和[CO3(L3)2·(H2O)4]n(16)。这些配合物均为3D有孔洞的配合物,配合物15和16是由1D链经过配体拓展形成2D孔状层,2D孔状层进一步通过配体的扩展形成3D有孔洞的配合物。对这些配合物的合成、结构、热稳定性以及磁性进行了研究。磁性研究发现配合物15和16均为反铁磁性。5.研究了Cu、Mn、Co与三个不同的芳香多羧酸形成的配合物的结构和磁性之间的关系,以及Zn、Cd与三个不同的芳香多羧酸形成的配合物的结构和荧光性能之间的关系。通过研究发现配体的变化将影响配合物的结构和性能,另外,配体构象对配合物结构有重要的影响。
【关键词】：芳香多羧酸 配位聚合物 过渡金属离子 磁性 荧光
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O641.4
【目录】：

• 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 配位聚合物的结构12-14
• 1.1.3 配位聚合物的性质14-15
• 1.1.4 配位聚合物的应用15-19
• 1.2 芳香多羧酸-过渡金属配合物研究概况19-27
• 1.2.1 刚性芳香多羧酸-过渡金属配位聚合物研究概况19-24
• 1.2.2 柔性芳香多羧酸-过渡金属配位聚合物研究概况24-27
• 1.3 本论文选题依据及主要工作27-29
• 1.3.1 选题依据27-28
• 1.3.2 主要工作28-29
• 参考文献29-38
• 第二章 过渡金属与H_3L_1构筑的配合物的合成和性质研究38-66
• 2.1 引言38-39
• 2.2 实验部分39-46
• 2.2.1 试剂及仪器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的晶体结构测试41-46
• 2.3 结果与讨论46-62
• 2.3.1 配合物1-5的红外分析46
• 2.3.2 配合物1-5的晶体结构分析46-55
• 2.3.3 配合物的PXRD测试及热稳定性分析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的荧光光谱61-62
• 2.4 小结62-63
• 参考文献63-66
• 第三章 含氮辅助配体存在下超分子体系的构建66-81
• 3.1 引言66
• 3.2 实验部分66-73
• 3.2.1 试剂及仪器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的晶体结构测试68-73
• 3.3 结果与讨论73-78
• 3.3.1 配合物6-8的红外光谱分析73
• 3.3.2 配合物6-8的晶体结构分析73-76
• 3.3.3 配合物的PXRD测试和热稳定性分析76-78
• 3.4 小结78
• 参考文献78-81
• 第四章 过渡金属与H_3L_2构筑的配位聚合物的合成和性质研究81-113
• 4.1 引言81-82
• 4.2 实验部分82-89
• 4.2.1 试剂及化器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的晶体结构测试84-89
• 4.3 结果与讨论89-109
• 4.3.1 配合物9-14的晶体结构分析89-101
• 4.3.2 配合物的PXRD测试及热稳定性分析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的荧光性质研究107-109
• 4.4 小结109
• 参考文献109-113
• 第五章 过渡金属与H3L3构筑的配位聚合物的合成和性质研究113-130
• 5.1 引言113-114
• 5.2 实验部分114-117
• 5.2.1 试剂及仪器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的晶体结构测试115-117
• 5.3 结果与讨论117-127
• 5.3.1 配合物15和16的晶体结构分析117-121
• 5.3.2 配合物15和16的PXRD测试和热稳定性分析121-123
• 5.3.3 配合物15和16的磁学性质研究123-126
• 5.3.4 配合物16的吸附性能研究126-127
• 5.4 小结127
• 参考文献127-130
• 第六章 配体对配位聚合物结构和性能的影响130-141
• 6.1 引言130
• 6.2 配体的转变对配合物结构的影响130-135
• 6.2.1 配体的改变对配合物红外光谱的影响130-131
• 6.2.2 配体的改变对配合物结构的影响131-135
• 6.2.3 配体的改变对配合物孔隙率的影响135
• 6.3 配体的改变对配合物性能的影响135-138
• 6.3.1 配体的改变对配合物热稳定性的影响135-137
• 6.3.2 配体的改变对配合物磁性的影响137-138
• 6.3.3 配体的改变对配合物荧光光谱的影响138
• 6.4 小结138-139
• 参考文献139-141
• 结论和创新点141-143
• 攻读博士学位期间取得的科研成果143-145
• 致谢145-146
• 作者简介146

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王秀丽,曾永飞,卜显和;模板法合成纳米结构材料[J];化学通报;2005年10期

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本文编号：805141