基于杂多酸和菲咯啉/联喹啉类金属配合物的复合物的结构及性能研究

摘要

Keggin型结构的杂多酸是一种拥有独特离子结构的优良固体质子导体，它在功能材料的发展过程当中扮演着重要的角色。基于Keggin型结构的杂多酸与菲咯啉/联喹啉类金属有机配合物形成的复合物因其结构新颖、性质优良，在光、电等方面有着潜在的应用价值，成为了近年来的研究热点。
　　在此篇论文中，我们通过4，7-二甲基-1，10-菲咯啉(dmphen)、金属离子Cu2+/Zn2+和Keggin型结构的硅钨酸成功自组装合成了多种担载型杂多阴离子簇合物，即:{[Cu(dmphen)(DMF)2(H2O)]2[SiW12O40]}·6H2O（化合物1）、{[Zn(dmphen)(DMF)2(H2O)]2[SiW12O40]}·6H2O（化合物2）和{[Cu(dmphen)(CH3CN)2(CH3OH)]2[SiW12O40]}·4H2O（化合物3）。我们随即又对这几种簇合物进行了表征和性能测试，其结果如下:
　　(1)X-射线单晶衍射图谱显示三种化合物晶体结构均为单斜晶系(Monoclinic)，但是化合物1和2属于C2/c空间群，而化合物3属于P21/C，在化合物中两个[M(dmphen)(DMF)2(H2O)]2+(M=Cu和Zn)离子或[Cu(dmphen)(CH3CN)2(CH3OH)]离子分别位于[SiW12O40]4-两侧成对称分布，在[M(dmphen)(DMF)2(H2O)]2+(M=Cu和Zn)或[Cu(dmphen)(CH3CN)2(CH3OH)]中，dmphen作为双齿螯合配体提供了两个氮原子与金属离子Cu2+/Zn2+相连接;
　　(2)由红外光谱谱图我们可以看出有机配体(dmphen)和杂多酸阴离子应该具有的特征峰出现在了三种化合物中;
　　(3)在氮气氛围下对三种化合物进行的热重分析结果显示，化合物1、2和3在20～100℃之间具有良好的保水性;
　　(4)电化学交流阻抗结果显示三种化合物在较高温度下(100℃)以及相对湿度范围在35％～98％时均能表现出质子导电率为10-4～10-5 S·cm-1这样的良好质子导电性;
　　(5)我们在化合物进行电化学交流阻抗测试前后对其进行X-射线粉末衍射，分析表示晶体结构未发生改变从而更加说明了其结构的稳定性。
　　接着，我们又将另一种新的有机分子2，2'-联喹啉-4，4'-二甲酸乙酯(L)与Keggin型结构磷钨酸和过渡金属离子Cu+合成出两种配比不同的复合物，[Cu(L)2]2[HPW12O40]·4H2O（化合物4）和[Cu(L)2]2[HPW12O40]·L·4H2O（化合物5）2同样的我们又对其进行了表征和性能测试其结果如下:
　　(1)X-射线单晶衍射结果显示两种化合物均属于三斜晶系(Triclinic)，P-1空间群。
　　(2)在氮气氛围下热重分析结果显示在温度范围为20～100℃时，化合物4和化合物5可以保持其良好的质子快速传导该有的网络结构。
　　(3)由红外光谱谱图我们可以知道2，2'-联喹啉-4，4'-二甲酸乙酯和[PW12O40]3-的特征峰都出现在了复合物中。
　　(4)在100℃，RH为35～98％时电化学交流阻抗测试其电导率达到了10-4～10-5 S·cm-1，显示了其良好的导电性。
　　(5)由X-射线粉末衍射数据我们分析出了这一结论:化合物无论是在进行交流阻抗测试前还是测试后它的晶体结构都未发生特别大的改变，说明其结构的稳定以及阻抗数据的可靠性。
　　(6)荧光测试表明用波长为340nm光激发时，化合物在470nm、526nm出表现出较强的荧光性。

目录

摘要

第一章 前言

1．1 关于质子导体的研究及进展

1．2 Keggin型结构杂多酸的发展及研究的简介

1．3 关于4，7-二甲基-1，10-菲咯啉过渡金属的簇合物的探究

1．4 关于2，2’-联喹啉-4，4’-二甲酸乙酯过渡金属的簇合物的探究

1．5 论文研究意义及成果的总述

第二章 基于硅钨酸铜／锌盐和4，7-二甲基-1，10-菲咯啉的复合质子导体

2．1 概述

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂和测试仪器

2．2．3 化合物2．{[Zn(dmphen)(DMF)2(H2O)]2[SiW12O40]}·6H2O的制备

2．2．4 化合物3：{[Cu(dmphen)(CHaCN)2(CH3OH)]2[SiW12O40]}·4H2O的制备

2．3．1 晶体学结构数据测定

2．3．2 晶体结构解析

2．4 化合物的表征与性质的分析

2．4．1 X-射线衍射分析

2．4．2 热重分析

2．4．3 电化学交流阻抗分析

2．4．4 质子的导电率的分析

2．5 本章小结

第三章 基于磷钨酸盐和2，2’-联喹啉-4，4’-二甲酸乙酯的复合质子导体

3．1 概述

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂和测试仪器

3．2．2 化合物5：[CU(L)2]2[HPW12O40]·L·4H2O的制备

3．3．1 晶体学结构数据测定

3．3．2 晶体结构解析

3．4 化合物的表征与性质的分析

3．4．2 热重分析

3．4．3 电化学交流阻抗分析

3．4．4 质子的导电率的分析

3．4．5 荧光性质分析

3．5 本章小结

第四章 结果与展望

参考文献

附录

致谢

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