无机/有机杂化聚合物的自组装合成与结构研究

摘要

通过两种或多种材料的功能复合、性能互补和优化,可以制备出性能优异的复合材料.一般地,性质差别最大的材料之间的复合宜形成性能优异的材料.无机/有机杂化材料正是这一原理的具体表现.无机/有机杂化材料可以在一种材料中综合表现了机化合物和无机化合物的性质.其相互联系的微区通常在纳米级,或是分子水平上,因而构成的是分子水平上的均一体系,这是传统复合材料是不可能达到的.该文在溶液或溶剂热条件下,自组装合成了一系列的无机/有机杂化聚合物.我们利用金属和多连接点的配体进行配位,以二价过渡金属与有机膦酸、二氰胺、苯多羧酸和吡啶多羧酸等几种新近应用于材料合成的多齿有机配体在不同的溶液环境下合成出的五个全新的配位聚合物并对其晶体结构进行具体描述和讨论.这五个化合物分别是:[Cu(H<,2>PMIDA)(phen)]·3H<,2>O(Z-1),[Zn<,2>(phen)PMIDA]·H<,2>O(Z-2),[Co(4-Cl-CH<,2>-py)<,2>(dca)<,2>](Z-3),[Cu(H1,2,4_BTC)(H<,2>O)]·2H<,2>O(Z-4),[Cd(5-OH-BDC)(DMSO)<,2>](Z-5).与此同时,我们考虑了软硬配体的结合来协同调控高级结构的组装,研究了这些多齿有机配体在不同的化学环境中的配位方式.所合成的化合物表现出了多种结构类型,包括一维Z形链、螺旋链,二维网格以及三维网络化合物等,说明了化合物结构受到外界环境影响而表现出的多样性.该文所选的有机膦酸为N-(phosphonomethyl)iminodiacetic acid(H<,4>PMIDA).H<,4>PMIDA拥有配位能力很强的氮原子、羧基和磷酸根,是一个多齿配体,近来很受各国科研工作者青睐.而苯多羧酸和吡啶多羧酸拥有常见且连接方式多样的配位功能团羧基和配位能力强的吡啶基团,因此,近来苯二甲酸和均苯三酸以外尤其是含有吡啶基团的酸的应用也得到了发展.该文着重介绍的是H<,4>PMIDA与二价过渡金属Cu、Zn合成的两个三维的金属/PMIDA配合物(Z-l,Z-2)和l,2,4-苯三羧酸(BTC)、5-羟基-间苯二甲酸分别与二价的铜离子和铬离子形成的二维的配合物Z-4、Z-5.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1研究背景

1无机-有机杂化材料的分类

2无机-有机杂化材料的制备方法

3无机-有机杂化材料的研究进展

1.2自组装合成有机-无机杂化材料

1.3本实验室的工作

1.4调研和选题

参考文献

第二章二价过渡金属配合物的合成

2.1原料与设备

2.2配合物的合成

2.3配合物的结构数据

本章小结

参考文献

第三章晶体的结构参数与分析

3.1晶体的成分分析数据

（1）元素分析数据

（2）红外实验

（3） Z-2的热重分析

3.2单晶X-射线衍射实验和单品结构分析

3.3结构描述与讨论

1[Cu(H2PMIDA)(phen)]·3H2O(Z-1)的结构分析

2[Zn2(phen)PMIDA]·H2O(Z-2)的结构分析

3[Co(4-Cl-CH2-py)2(dca)2](Z-3)的结构分析

4[Cu(H1,2,4_BTC)(H2O)]·2H2O(Z-4)的结构分析

5[Cd(5-OH-BDC)(DMSO)2](Z-5)的结构分析

本章小结

参考文献

在校期间发表论文目录

致谢