基于2，2'-联吡啶配体的含铜配合物的结构、性质研究

摘要

本论文利用溴化亚铜(CuBr)、氯化亚铜(CuCl)分别与2，2’-联吡啶(bpy=2,2’-bipyridine)在不同的水热反应条件下，成功合成了4个结构新颖的配合物。它们的结构式分别为[Cu<,2>Br<,2>bpy]<,n>(1)、[Cu<,3>Br<,3>bpy]<,n>(2)、[Cu<,2>(obpy)<,2>]·CuCl<,2>(3)、{[Cu<,4>(μ<,2>-OH)<,2>(μ<,3>-OH)<,2>(bpy)<,4>Br<,2>]Br<,2>·6H<,2>O}<,n>(4)。通过X-射线单晶衍射获得了这四个配合物的单晶结构数据并对其进行了分析，为其应用方面的研究做铺垫。对配合物[Cu<,2>Br<,2>bpy]<,n>1通过单晶X一射线衍射、元素分析(EA)、红外光谱(IR)对其结构进行了表征，并通过热重分析(TG)以及X-射线粉末衍射(XRD)对其进行热稳定性以及物相分析研究，除此之外，还研究了其光学性质。以配合物[Cu<,2>Br<,2>bpy]<,n>1为前驱体，在氮气氛围和控制不同的升温速度的实验条件下分别制备出了单晶取向很好的纳米铜薄片和单质铜；在空气氛围下通过高温煅烧法，制备了氧化铜粒子。这种制备铜的方法，在化学工艺上具有一定的创新性和应用价值。对通过高温煅烧的方法得到的纳米单晶铜薄片和椭球形CuO粒子，进行了扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-射线选区电子衍射(SAED)表征。 配合物[Cu<,2>Br<,2>bpy]<,n>1为一个多核Cu<'1>中性配合物，其晶体属于单斜晶系，空间群为P2<,1>/n，分子式为C<,10>H<,8>Cu<,2>Br<,2>N<,2>，Mr=443.084，晶胞参数为：α=3.9045(10)A，b=15.876(4)A，c=19.577(5)A，α=90°，β=90.710(5)°，γ=90°，V=1213.45 A<'3>，Z=4，De=2.425 Mg/m<'3>。该配合物不对称单元中含有两个不同配位类型的一价铜离子，其中一个是四配位的Cu<'1>离子，它是由bpy配体上两个氮原子螯合配位以及两个Br<'->离子配位形成了四面体配位模式；另一个是三配位的一价铜离子，它是由三个Br<'->离子配位形成平面三角形配位模式。该配合物迷人的结构特征在于它是由(Cu<,3>Br<,3>)六元环结构单元构筑成独特的一维链式结构，在六元环结构单元中，仅仅由一个铜原子是与bpy螯合配位，并且螯合配位的bpy配体相互平行且都处于六元环结构单元的同一边。目前为止，尽管由bpy配体和卤化(亚)铜构筑的配合物已经大量合成出，但是由bpy配体构筑的此种结构骨架尚未报道。各个一维链间通过π-π堆积作用和C-H...Br非经典氢键连接成二维超分子结构。在氮气氛围和控制升温速度的实验条件下，煅烧配合物1制备了纳米单晶铜薄片，粒径约为20×150 nm；由选区电子衍射(SAED)可知，制备的纳米单晶铜薄片是沿[111]晶带轴取向生长的，这和样品的高分辨透射电镜(HRTEM)、X-射线粉末衍射(XRD)的分析结果是完全一致的。在氮气氛围和自然升温的实验条件下，煅烧配合物1制备了纯相的单质铜。在空气氛围下煅烧配合物1制备了椭球形CuO粒子，直径约为20～500 nm，不过该方法制备的CuO粒子有团聚现象。 本工作测定了配合物1的光谱性质，室温下该配合物在375～600 am之间都具有荧光发射，它的光致发光归属于三部分，一部分是由配体内电子跃迁(ILCT)产生的，一部分是由金属和配体之间电子跃迁(MLCT)产生的，以及由卤素原子和配体之间电子跃迁(XLCT)产生的。其它三个配合物的性质研究还有待进一步研究。

目录

文摘

英文文摘

第1章前言

1.1配位化合物的研究进展

1.1.1光致发光功能性配合物

1.1.2配位超分子配合物

1.2铜(I)配合物研究概况

1.2.1 Cu(I)—氮杂环配体配合物

1.2.2 CuIxXn-(X=Cl，Br,I)构筑骨架模型的配合物

1.3水热/溶剂热合成(hydrothermal/solvothermal synthesis)

1.4纳米铜及氧化铜的研究概况

1.4.1纳米材料的研究进展

1.4.2纳米铜的研究进展

1.4.3氧化铜的研究进展

1.5本论文的研究目的及意义

参考文献

第2章卤化亚铜与2，2'-联吡啶的配合物的合成及结构分析

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1实验试剂及仪器

2.2.2配合物的合成

2.2.3晶体结构测定和结构分析

2.3晶体结构描述

2.4小结

参考文献

第3章配合物[Cu2Br2bpy]n的表征和性质研究

3.1引言

3.2表征和性质研究

3.2.1表征方法

3.2.2表征分析

3.3小结

参考文献

第4章由配合物[Cu2Br2bpy]n制备纳米单晶铜薄片、单质铜和氧化铜粉末

4.1由配合物[Cu2Br2bpy]n制备纳米单晶铜薄片

4.1.1引言

4.1.2实验部分

4.1.3纳米单晶铜薄片的表征和分析

4.1.4小结

4.2由配合物[Cu2Br2bpy]n制备氧化铜粉末

4.2.1引言

4.2.2实验部分

4.2.3氧化铜粉末的表征和分析

4.2.4小结

4.3小结

参考文献

第5章结论及进一步工作设想

5.1结论

5.2进一步工作设想

致 谢

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