以2,5-吡啶-二羧酸为配体的配位聚合物的合成、结构及性能研究

摘要

近年来，由于金属有机配位聚合物在功能性材料方面的拓展性极强，且在液晶材料、光导纤维、电致发光材料等方面也有潜在的应用前景，越来越多的人们开始关注金属有机配位聚合物。所以，有关金属有机配位聚合物的设计、合成、结构与应用的研究成为了近年来非常热门的研究领域之一。
　　 本论文以稀土金属钕和过渡金属铜为中心金属离子、2，5-吡啶二羧酸为配体制备了两种新的金属有机配位聚合物，同时对合成的条件条件进行研究以确定较优合成条件，并通过EDS能谱、红外光谱、单晶X-射线衍射、TG-DTA、荧光光谱、UV-VIS-NIR漫反射光谱对其进行了结构和性质上的表征和研究。本论文的主要研究成果:
　　 1.通过研究反应温度、反应物配比、溶剂、pH对配合物合成的影响，得到了合成两种结构新颖的晶体材料[Nd(pydc)(Hpydc)]和[Nd2Cu3(pydc)6(H2O)10]·14H2O的较优条件。
　　 2.采用水热法，在优化条件下合成了配位聚合物[Nd(pydc)(Hpydc)](1)和配位聚合物[Nd2Cu3(pydc)6(H2O)10]·14H2O(2)两个新晶体。
　　 (1)配位聚合物[Nd(pydc)(Hpydc)](1)是以Nd(Ⅲ)为中心金属离子的具有三维网状结构的配合物，属于正交晶系，Pbcn空间点群，晶胞参数为a=9.9786(11)(A)，b=8.7687(13)(A)，c=15.802(2)(A)，α=90°，ββ=90°,γ=90°。
　　 (2)配位聚合物[Nd2Cu3(pydc)6(H2O)10]·14H2O(2)是以Nd(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)为中心金属离子的具有三维网状结构的配合物，属于单斜晶系，C2/c空间点群，晶胞参数为a=15.668(2)(A)，b=14.4975(14)(A)，c=29.4213(15)(A)，α=90°,β=100.093(10)°,γ=90°。
　　 3.采用TG-DTA热分析方法对配位聚合物[Nd(pydc)(Hpydc)]晶体
　　 (1)和配位聚合物[Nd2Cu3(pydc)6(H2O)10]·14H2O晶体(2)进行了研究，热分析结果表明:配合物(1)热稳定性较好，其结构骨架在410℃之前是可以稳定存在的;配位聚合物配合物(2)热稳定性较好，其结构骨架在317℃之前是可以稳定存在的。
　　 4.通过荧光光谱分析和漫反射光谱分析对配位聚合物(1)和配位聚合物(2)进行了荧光性质和导电性质研究，结果表明:配合物(1)具有荧光性质和绝缘体性质;配合物(2)具有荧光性质和半导体性质。本论文的研究结果对金属-有机配位聚合物新材料领域提供两个新成员，同时研究结果对该领域材料的结构和性能关系的理论研究提供了基础数据。研究结果表明该新材料具有荧光和导电性质，对材料的进一步研究开发具有实际应用价值。

目录

声明

学位论文数据集

摘要

第一章 文献综述

1.1 金属有机配位聚合物

1.2 以吡啶羧酸类为配体的金属有机配位聚合物的研究进展

1.2.1 以吡啶羧酸类为配体的稀土金属有机配位聚合物的研究进展

1.2.2 以吡啶羧酸类为配体的非稀土金属有机配位聚合物的研究进展

1.2.3 以吡啶羧酸类为配体的稀土-掺杂金属有机配位聚合物的研究进展

1.3 本课题的主要研究内容和意义

第二章 实验部分

2.1 实验药品与实验仪器

2.1.1 实验药品

2.1.2 实验设备

2.2 金属有机配位聚合物的分子设计

2.2.1 中心金属离子的选择

2.2.2 配体的选择

2.3 金属有机配位聚合物的合成方法及条件的研究

2.3.1 金属有机配位聚合物的合成方法的研究

2.3.2 金属有机配位聚合物的合成条件的研究

2.4 金属有机配位聚合物的结构表征方法

2.4.1 金属有机配位聚合物的EDS能谱分析

2.4.2 金属有机配位聚合物的红外光谱分析

2.4.3 金属有机配位聚合物单晶X-射线衍射测定

2.5 金属有机配位聚合物的性能表征方法

2.5.1 金属有机配位聚合物热稳定性的表征

2.5.2 金属有机配位聚合物的荧光光谱分析

2.5.3 金属有机配位聚合物的导电性能

第三章 结果与讨论

3.1 金属有机配位聚合物的合成及较优合成条件的分析

3.1.1 反应物配比对[Nd(pydc)(Hpydc)]合成的影响

3.1.2 溶剂种类及其用量对[Nd(pydc)(Hpydc)]合成的影响

3.1.3 体系的pH对[Nd(pydc)(Hpydc)]合成的影响

3.1.4 反应温度对[Nd(pydc)(Hpydc)]合成的影响

3.1.5 金属有机配位聚合物[Nd(pydc)(Hpydc)]的较优合成条件

3.1.6 反应物配比对[Nd2Cu3(pydc)6(H2O)10]·14H2O合成的影响

3.1.7 溶剂种类及其用量对[Nd2Cu3(pydc)6(H2O)10]·14H2O合成的影响

3.1.8 体系的pH对[Nd2Cu3(pydc)6(H2O)10]·14H2O合成盼影响

3.1.9 反应温度对[Nd2CY3(pydc)6(H2O)10]·14H2O合成的影响

3.1.10 有机金属配位聚合物[Nd2Cu3(pydc)6(H2O)10]·14H2O的较优合成条件

3.2 配位聚合物的EDS能谱分析

3.2.1 配位聚合物[Nd(pydc)(Hpydc)]的EDS能谱分析

3.2.2 配位聚合物[Nd2Cu3(pydc)6(H2O)10]·14H2O的EDS能谱分析

3.3 配位聚合物的红外光谱分析

3.3.1 配位聚合物[Nd(pydc)(Hpydc)]的红外光谱分析

3.3.2 配位聚合物[Nd2Cu3(pydc)6(H2O)10]·14H2O的红外光谱分析

3.4 配位聚合物的单晶结构数据及晶体结构描述

3.4.1 配合物[Nd(pydc)(Hpydc)]的单晶结构数据及晶体结构描述

3.4.2 配合物[Nd2Cu3(pydc)6(H2O)10]·14H2O的单晶结构数据及晶体结构描述

3.5 配位聚合物的热稳定性分析

3.5.1 配位聚合物[Nd(pydc)(Hpydc)]的热稳定性分析

3.5.2 配位聚合物[Nd2Cu3(pydc)6(H2O)10]·14H2O的热稳定性分析

3.6 金属有机配位聚合物的荧光性能分析

3.6.1 配位聚合物[Nd(pydc)(Hpydc)]的荧光光谱分析

3.6.2 配位聚合物[Nd2Cu3(pydc)6(H2O)10]·14H2O的荧光光谱分析

3.7 金属有机配位聚合物的导电性能分析

3.7.1 配位聚合物[Nd(pydc)(Hpydc)]的导电性能分析

3.7.2 配位聚合物[Nd2Cu3(pydc)6(H2O)10]·14H2O的导电性能分析

3.8 本章小结

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介

北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书