氮氧杂原子有机配体锌镉铜配合物的合成表征及发光性能

摘要

d10电子构型的过渡金属通过自组装形成的金属配合物由于具有优良的荧光性能和廉价易得的特点成为具有潜在应用的发光材料,引起了人们的广泛关注。本论文选择 Cd(NO3)2·4H2O、Zn(OAc)2·2H2O和 CuI为金属源,以2,4′-联苯二酸(2,4′-H2bpdc)、3,3′,4,4′-联苯四酸(H4bptc)、苯并咪唑-5,6-二羧酸(H3bidc)等芳香羧酸为主要配体,选择1,10-邻菲啰啉(phen)为辅助配体,在水(溶剂)热条件下成功的制备了六个具有发光性能的配合物{[Cu(bpdc)(phen)]·2H2O}n1,{[Zn2(bpdc)2(phen)2]}n·H2O2,[Cu2(μ-I2)(phen)2]·CH3CN3,[Cu(μ-I)(phen)]·H2O4,[Cd(bic)(phen)]n5(H2bic=苯并咪唑-6-羧酸)和[Zn(H2O)6](H2bptc)6。采用单晶元素分析、红外光谱和X-射线衍射分析表征其结构,利用紫外吸收光谱、固态及DMSO溶液荧光光谱、荧光量子效率及荧光寿命系统地研究了其发光性能。
　　以2,4′-H2bpdc和phen为配体合成了具有不同结构的配合物1和2。其中,配合物1属于单斜晶系,P21/c空间群,显现出一维双链结构。配合物2属于三斜晶系、P-1空间群,为一维波形链状结构。配合物1和2中的bpdc2–配体呈现出不同的配位方式。这说明金属离子影响配体的配位方式,从而在一定程度上影响配合物的结构。配合物2的荧光量子效率明显高于配合物1,这是由于配合物1中Cu(II)离子会发生d→d跃迁导致荧光猝灭。
　　合成配合物3和4的金属源和配体相同,溶剂不同,最终导致二者的结构也不同。配合物3的不对称结构单元中存在一个游离乙腈分子,呈现双核结构,配合物4的不对称结构单元存在一个游离水分子,呈现单核结构。这说明晶格中的溶剂分子在一定程度上会影响配合物的几何构型。同时配合物3的荧光量子效率明显高于配合物4,这是因为配合物3中平面的二面角小,共平面性好,有利于π电子的流动,所以荧光量子效率大于配合物4。
　　在配合物5的合成中,H3bidc配体发生了脱羧,形成了 H2bic配体。配合物5属于正交晶系,Pbca空间群。中心Cd(II)离子呈六配位状态,形成一个扭曲的八面体配位环境,呈现出二维层状结构。配合物5在DMSO溶液中及固态时均呈现蓝色荧光,是一种潜在的蓝色荧光材料。配合物6为零维配合物,属于三斜晶系,P-1空间群。配合物6在DMSO溶液中呈现紫色荧光,在固态时呈现绿色荧光。

目录

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 超分子化学与晶体工程

1.3 配位聚合物的国内外研究现状

1.4 本文的主要研究内容

第2章 实验材料与方法

2.1 实验仪器与药品

2.2 锌镉铜金属配合物1~6的制备方法

2.3 配合物1~6的表征方法

第3章 配合物1~6的制备

3.1 {[Cu(bpdc)(phen)] 2H2O}n 1的合成

3.2 {[Zn2(bpdc)2(phen)2]}n H2O 2的合成

3.3 [Cu2(μ-I2)(phen)2] CH3CN 3的合成

3.4 Cu(μ-I)(phen) H2O 4的合成

3.5 [Cd(bic)(phen)]n 5的合成

3.6 [Zn(H2O)6](H2bptc) 6的合成

3.7 本章小结

第4章 配合物1~6的结构表征

4.1 配合物1~6的单晶结构解析

4.2 配合物1~6的红外光分析

4.3 配合物1~6的元素分析

4.4 本章小结

第5章 配合物1~6的发光性能研究

5.1 配合物1~6的紫外光谱测试

5.2 配合物1~6的荧光光谱

5.3 配合物1~6的荧光量子效率测试

5.4 配合物1~6的荧光寿命测试

5.5 本章小结

结 论

参考文献

附 录

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致 谢