几种新颖的配位聚合物的水热合成、晶体结构及性质研究

摘要

近年来，配位聚合物（也称为无机-有机杂化材料或金属-有机骨架材料）得到了广泛的关注和迅猛的发展，而合理选择具有一定功能特性的有机配体和金属中心来设计和构筑具有新颖结构的功能型配位聚合物或超分子聚合物是当今的一个研究焦点。研究者们合成大量的结构新颖、性能优良、在实践中具有潜在应用价值的配位聚合物。
　　 本论文利用2，5-吡啶二羧酸，菲哕啉衍生物作为基本构件，辅以烟酸，以过渡金属或者稀土金属作为金属中心，通过水热法合成了7种结构新颖的配位聚合物或者超分子配位聚合物。主要研究结果如下:
　　 1.以2，5-吡啶二羧酸为配体，钕离子作为金属中心，利用水热法合成了两个新颖的配位聚合物:{[Nd3(2，5-pydc)3(OH)3]·H2O}n(1)和{[Nd(2，5-pydc)(H2O)(NO3)]·2H2O}n(2)，结构分析表明两个配合物均为三维(3D)的立体结构。其中配合物1中，六个钕离子与六个羟基氧相连构成了[Nd(OH)]6簇，该次级构筑单元通过2，5-pydc的连接形成了3D的立体结构。配合物2中，两个硝酸根离子连接两个钕离子形成一个双核单元，通过2，5-pydc的连接形成了具有纳米管结构的3D结构。进一步对这两个配合物进行了荧光性质的测定。这两个配合物均在近红外区有钕离子的特征发射峰。
　　 2.在水热条件下，合成了含有二价的金属铅离子以及三价的稀土金属镧离子的两种新型的配合物:[Pb(ONCP)2]n(3)和[La(ONCP)3]n(4)，结构分析表明配体O-HNCP在两个配合物的构筑中均采用两种配位模式与金属配位。配合物3中，配体O-HNCP首先以第一种配位方式连接铅离子在b轴上形成了一维(1D)的螺旋链状，再通过第二种配位方式将相邻的螺旋链相连，形成了二维(2D)层状结构。在配合物4中，配体O-HNCP以两种配位模式与三价的镧离子配位形成为1D的链状结构，此外，氢键作用将链状连成2D的超分子结构。对这两个配合物进一步做了热稳定性和发光性质的研究。
　　 3.选择三价的稀土离子作为无机金属离子，在水热条件下，合成了三种新型的同构配位聚合物:[La(ONCP)2(nic)]n(5)，[Pr(ONCP)2(nic)]n(6)和[Nd(ONCP)2(nic)]n(7)，其中nic为烟酸。三个同构的配合物均为1D链状结构，通过π-π堆积作用形成三维超分子结构。通过X-射线粉末衍射，红外光谱、元素分析、热重分析、X-射线单晶衍射表征了三个新的配位聚合物。进一步，对两个新型配合物的荧光性质做了研究。其中，配合物7显示了含有Nd3+离子配合物的特征近红外发射峰，配合物5的发射归属于配体的发射。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 配位聚合物

1．1．1 配位化学与超分子化学

1．1．2 配位聚合物的结构

1．1．3 配位聚合物的应用

1．2 基于芳香羧酸和菲啰啉衍生物两类配体的配位聚合物的介绍

1．2．1 基于芳香羧酸类配体的配位聚合物

1．2．2 邻菲啰啉衍生物类配体及其配位聚合物的介绍

1．3 本论文的选题目的及依据

第二章 由芳香羧酸吡啶2，5-二羧酸为配体与六水合硝酸钕形成的配位聚合物的水热合成、晶体结构和性质表征

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 试剂与分析仪器

2．2．2 配合物1-2的合成

2．3 结果与讨论

2．3．1 晶体结构的测定

2．3．2 配合物1-2的晶体结构描述及讨论

2．4 配合物性质表征与讨论

2．4．1 红外光谱分析

2．4．2 配合物的粉末多晶衍射谱图分析

2．4．3 热重谱图分析

2．4．4 固态光致发光光谱分析

2．5 小结

第三章 以邻菲啰啉衍生物O-HNCP作为配体形成的配位聚合物的水热合成、晶体结构及性质表征

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂与分析仪器

3．2．2 配体的合成

3．2．3 配合物3-4的合成

3．3 结果与讨论

3．3．1 晶体结构的测定

3．3．2 配合物3-4的晶体结构描述和讨论

3．4 配合物3-4性质表征与讨论

3．4．1 红外光谱分析

3．4．2 粉末多晶X-射线衍射谱图分析

3．4．3 固体紫外-可见吸收光谱分析

3．4．4 热重分析谱图

3．4．5 固态光致发光光谱分析

3．5 小结

第四章 利用O-HNCP和烟酸作为配体合成的配位聚合物的水热合成、晶体结构及性质表征

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验药品及分析仪器

4．2．2 配合物5-7的合成

4．3 结果与讨论

4．3．1 晶体结构的测定

4．3．2 配合物5-7的晶体结构描述及讨论

4．4 性质表征与讨论

4．4．1 红外光谱分析

4．4．2 粉末多晶衍射谱图分析

4．4．3 固体紫外-可见吸收光谱分析

4．4．4 热重分析

4．4．5 固态光致发光光谱分析

4．5 小结

第五章 结语

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢