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在晶体工程领域,特定功能和结构材料的可控合成与定向组装是化学家们面临的一个难题。过渡金属簇作为结构和功能载体,对最终构筑的金属-有机配合物的性质有独特的调节功能。本论文的工作重点在于从功能需求出发,通过选用过渡金属簇基元与合适的羧酸配体组装了17个不同维数的配合物,对其进行磁学、光催化性质的表征和调控;初步探讨了部分配合物结构与性能的关系和规律。研究成果如下:1.溶剂热条件下,合成一系列蝴蝶型四核簇基[M4(OH)2(RCO2)8]的孔状金属-羧酸配合物[Me2NH2][M2(bptc)(μ3-OH)(H2O)2](在1-5中M=Co, Co0.83Ni0.17, Co0.55Ni0.45,Co0.13Ni0.87和Ni),具有scu拓扑的阴离子骨架,孔中原位生成的[Me2NH2]+阳离子能够选择性交换碱金属阳离子。有趣的是通过异金属钴镍掺杂实现了磁性从反铁磁、亚铁磁到铁磁的调控。进一步通过原位高温单晶研究发现配合物1可以逐步失去端基配位水分子得到6,钴原子由六配位变成五配位,实现了单晶到单晶的转变,同时伴随着磁性变化。2.与过渡金属氧桥磁性配合物相比,巯基作为单原子桥构筑的磁性配合物相对较少,这是由于巯基作为软碱供体难与过渡金属配位。我们选用巯基吡啶羧酸配体,通过控制温度和三乙胺的量合成了从零维到二维的簇基磁性材料:[Ni20(OH)24(2-mta)12(SO4)](OAc)2(7),[Ni10(2-mna)10(2,2′-dtda)2(H3O)2(H2O)6]·Ni (H2O)4(8)和[Ni9(2-mna)10(H3O)2(H2O)8]·11H2O (9)。配合物7是一个Kaggin结构的高对称二十核镍簇合物,8是由十一核镍簇形成的1D链,9是由九核篮子形镍簇构筑的二维波浪状(4,4)层。值得注意的是8和9中Ni(II)离子与硬碱羧基、软碱巯基都配位。配合物Co5(OH)2(phda)4(bpp)(10)是由相互垂直的Co5(OH)2钴链通过bpp连接形成的3D骨架。磁性测定显示均为倾斜的反铁磁行为。3.通过DABCO原位质子化、烷基化作有机模板和电荷补偿剂,构筑了三个新颖的阴离子铜卤素簇基配合物:[(Me2DABCO)Cu2Br4](11),[(Me2DABCO)5(Cu15Br24)Br](12)和[(H2DABCO)Cu13Br9(tta)6(ox)3](13)。在固态常温下,三例化合物均呈现强的黄绿色发光,并借助密度泛函理论(TD-DFT)和态密度计算进行了荧光分析。值得关注的是配合物12是由溴化亚铜构筑的阴离子管状结构,紫外-可见漫反射光谱测得带隙Eg=3.43eV,有可能作为半导体材料。UV光照射下配合物12能够选择性催化降解有机染料。4.水热条件下,选用构象灵活的内消旋环戊烷四羧酸配体与过渡金属反应,通过打破内消旋配体的对称镜面,发生构象翻转,合成四个新颖的配合物[Mn2(cptc)(2,2′-bpy)(H2O)] H2O (14),[Mn2(cptc)(phen)(H2O)] H2O (15),[Mn4(cptc)2(phen)4(H2O)2]3H2O (16)和[Cd2(cptc)(H2O)3](17),成功捕获到两对对映异构体:(1R,2S,3S,4R)-和(1S,2R,3R,4S)-cptc,(1R,2R,3R,4S)-和(1S,2S,3S,4R)-cptc。利用密度泛函理论(TD-DFT)计算了完全去质子的cptc十种可能构象的稳定性,与金属有机配合物中捕获到的不同对映体存在的可能性一致。