基于4,5-二氰基咪唑构筑的金属-有机配合物及其结构与性能研究

摘要

近年来，由于含氮类配体与过渡金属或稀土金属离子构筑的配合物在气体吸附、催化、光学和磁性材料等方面的潜在应用而成为研究热点。本论文选择含氮的4,5-二氰基咪唑(HIMDN)与过渡/稀土金属离子采用水热/溶剂热法和扩散法合成了11个结构新颖的金属-有机配合物。对配合物的结构进行了X-射线单晶衍射、X-射线粉末衍射、元素分析、红外光谱分析和热重分析等表征，同时进行了催化和荧光性质测试。本论文的实验内容和结果包括以下三部分：
　　1.在溶剂热条件下，基于HIMDN配体与Cu(ClO4)2构筑了金属-有机配合物[Cu(IMDN)(C6H5NO2)0.5]n(1)，配合物1为三维孔洞结构。考察了配合物1对环己醇选择氧化的催化性能，结果表明配合物1不但大幅度提高了环己醇的转化率，而且还明显地提高了环己酮的选择性，因此，配合物1是良好的环己醇氧化催化剂。
　　2.在常温扩散条件下，以HIMDN为配体分别与不同过渡金属构筑了三种金属-有机配合物，即{[Zn2(IMDN)4(H2O)3]·(H2O)3}n(2)、[Co(IMDN)2(H2O)2]n(3)和[Zn(IMDN)(TBA)Cl2]n(4)(TBA=四丁基铵根离子)。配合物2-4都是由一维链通过链间氢键作用拓展形成了三维超分子结构。
　　3.在原位反应条件下，由HIMDN、乙二酸（H2OX）和迭氮化钠与不同的金属离子构筑了7个配合物，即[M2(H2DTIM)2(OX)2(H2O)4]n[M=La(5),Nd(6),Pr(7),Ce(8),Sm(9),Gd(10)]和Zn2(HDTIM)2(H2O)4(11)。配合物5-10为二维面状结构，配合物11为零维超分子结构。对上述配合物进行了荧光性质测试，其中配合物5、7、9和10具有荧光性质。

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第一章 绪论

1.1 概述

1.2 MOFs的分类

1.3 MOFs材料的应用

1.4 MOFs材料的合成1.4.1 MOFs材料的合成

1.5 本课题的立题依据及研究内容

第二章 实验部分

2.1 化学试剂和药品

2.2 主要反应设备

2.3 主要测试仪器及数据收集条件

2.4 主要合成方法

2.5 金属-有机配合物的表征及性能分析

第三章 基于HIMDN构筑的铜配合物及其催化性能

3.1 配合物[Cu(IMDN)(C6H5NO2)0.5]n(1)的合成

3.2 晶体学参数及数据收集条件

3.3 配合物1的晶体结构

3.4 配合物1热稳定性及PXRD分析

3.5 红外光谱

3.6 配合物1对环己醇选择性氧化

3.7 小结

第四章 基于HIMDN构筑的一维链状金属-有机配合物

4.1 配合物2-4的合成

4.2 晶体学参数及数据收集条件

4.3 配合物2-4的晶体结构

4.4 配合物的红外光谱分析

4.5 配合物2-4的热稳定性分析

4.6 小结

第五章 基于HIMDN构筑的四唑金属-有机配合物

5.1 配合物5-11的合成

5.2 晶体学参数及数据收集条件

5.3 配合物5-11的晶体结构5.3.1 配合物5的晶体结构

5.4 配合物的荧光性质

5.5 配合物5-11的热稳定性分析5.5.1 配合物5的热稳定性分析

5.6 小结

第六章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢