席夫碱功能化的金属配位聚合物的合成、表征及其性能的研究

摘要

配位化学通过使用含杂原子的有机配体作为配位点来给我们提供了大量有趣且有用的复合物。席夫碱是一类含有C=N双键的有机配体，通常由含活泼羰基的一类物质与含有胺基的另一类物质，通过脱水缩合而生。由于席夫碱类化合物含有配位能力较强的氮、氧、硫等多种杂原子，以及其结构的特殊性、功能的多样性，可以与金属离子形成不同种类的席夫碱功能化的配位聚合物。席夫碱金属配位聚合物在分析化学、电化学，功能性材料、生物医药，催化等方面均有很好的应用。因此，对新型席夫碱功能化的金属配位聚合物的合成及应用的研究是一个很有意义的课题。 本论文研究了席夫碱配位聚合物在催化以及电化学方面的应用。 研究内容主要包括: 1.通过使用3-氨基-4-羟基苯甲酸与对苯二甲醛反应获得具有席夫碱功能化的配体L。然后，在水热条件下将配体L与六水合硝酸锌混合制得具有等级孔结构（微孔-介孔-大孔）及核-壳结构的配位聚合物微球(Zn-L-CP)。我们将该核壳结构的Zn-L-CP聚合物微球作为非均相催化剂，催化脱乙酰基反应获得良好的催化性能(60℃，甲醇为溶剂时，产率为96％)。然后，回收进行催化循环实验，最后发现循环7次后，产率仍能稳定在90％左右，说明该材料具有较好的催化稳定性，且易分离，可循环使用。 2.通过使用对氨基苯甲酸与对醛基甲酸反应，获得具有席夫碱功能化的配体L。然后采用水热法，与六水合硝酸钴配位，在最优条件下合成了具有海胆状结构的席夫碱功能化的钴基金属聚合物微球，并将其作为超级电容器的电极材料，研究了电化学方面的应用。Co-L-180样品是由纳米棒状微结构交织而形成的微球，相比其他条件下的样品，其比表面积最大(137.23m2g-1)，电化学性能最好。在3M KOH中，当电流密度为1Ag-1时，Co-L-180的比电容为404F g-1，而且，在2915Wkg-1的功率密度下，能量密度为5.9Wh kg-1。此外，即使在10Ag-1相对较高的电流密度下，Co-L-180循环50000次后电容保留率为131％，表明其具有优异的循环稳定性。 3.首先，使用高含氮量的三聚氰胺合成席夫碱配体，然后在水热条件下与六水合硝酸钴配位形成氮掺杂、多孔配位聚合物(Co-PCPs)，将其作为超级电容器的电极材料，研究了在电化学方面的应用。经研究发现140℃条件下合成的Co-PCPs在1A g-1电流密度下的最大比电容为512F g-1，在能量密度为13.27Wh kg-1时，功率密度可达2913W kg-1，并且循环40000次后电容值仍能保留97.4％。

目录

摘要

1．1引言

1．2席夫碱有机物的合成机理

1．3席夫碱配合物的合成方法

1．3．1直接合成法

1．3．2分步合成法

1．3．3逐滴反应法

1．3．4模板合成法

1．3．5水热合成法

1．4席夫碱金属配合物的分类

1．4．1缩胺类与缩酮类席夫碱金属配合物

1．4．2缩氨基脲类与胍类席夫碱金属配合物

1．4．3腙类与氨基酸型席夫碱金属配合物

1．4．4水杨醛类与氮杂环类席夫碱金属配合物

1．5席夫碱金属配位聚合物的应用

1．5．1在催化领域的应用

1．5．2在腐蚀领域的应用

1．5．3在功能材料领域的应用

1．5．4在生物医药领域的应用

1．5．5在光致色变领域的应用

1．5．6在分析化学领域的应用

1．5．7在电化学方面的应用

1．6论文思路及主要研究内容

第二章一步合成具有微孔-介孔-大孔等级孔结构及核壳结构的金属配位聚合物微球

2．1引言

2．2实验部分

2．2．1材料及表征方法

2．2．2席夫碱配体L的合成

2．2．3 Zn-L-CP的合成

2．2．4催化性能测试

2．2．5催化脱乙酰基反应的循环实验

2．3结果与讨论

2．3．2 Zn-L-CP的合成表征

2．3．3 Zn-L-CP的形貌表征

2．3．4 Zn-L-CP的形成机理分析

2．3．5 Zn-L-CP的催化性能测试

2．4本章小结

第三章海胆状的席夫碱功能化的钴基金属配合物在超级电容器方面的运用

3．1引言

3．2实验部分

3．2．1材料及其表征手段

3．2．2材料的合成

3．2．3电化学性能的测试

3．3结果与讨论

3．3．2金属配合物Co-L-X的合成表征

3．3．3金属配合物Co-L-X的结构表征

3．3．4金属配合物Co-L-X的电性能测试

3．4本章小结

第四章氮掺杂超稳态的多孔钴配位聚合物在超级电容器中的应用

4．1引言

4．2实验部分

4．2．1材料及其表征手段

4．2．2 Co-PCPs的制备

4．2．3电化学测试

4．3结果与讨论

4．3．2金属配合物Co-PCPs的结构表征

4．3．3金属配合物Co-PCPs的电化学性能测试

4．4本章小结

第五章结论与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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