基于环三藜芦烃六元羧酸衍生物的配位聚合物的合成及性质研究

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近年来,配位聚合物被广泛用于发光、催化、传感和药物传输等众多研究领域。在配位聚合物的组装过程中,可根据其结构或功能选择合适的中心金属离子及有机配体。环三藜芦烃具有碗状空腔结构和易于修饰的上沿,通过将羧酸基团引入到环三藜芦烃中,可以得到含有丰富羧酸的环三藜芦烃配体,从而实现构筑具有新颖结构和多样功能的配位聚合物。本文成功合成了一种环三藜芦烃六元羧酸衍生物配体(H6L),在溶剂热条件下,将配体H6L与不同的金属盐反应,制备了三种新的配位聚合物:[Cd3(L)(H2O)3]·DMA·4H2O(1)、[Zn5(L)(OH)4(H2O)7]·4H2O(2)和(H3O)3[Ag(H2L)]·H2O(3)(H6L=5,6,12,13,19,20-六羧甲氧基环三藜芦烃和DMA=N,N-二甲基乙酰胺)。通过单晶X-射线衍射测定了1-3的结构,使用粉末X射线衍射(PXRD)、热重分析、元素分析和红外光谱对化合物进行了基本表征。在配合物1中,每个L6-连接四个六核镉簇形成二维层状结构。化合物2中的无限Zn-O聚合链连接L6-形成了三维框架结构。在3中,H2L4-连接Ag(I)离子形成链状结构,相邻的两条链之间又通过氢键作用形成一维带状结构。鉴于配位聚合物可以通过简单的配位组装过程将不同的发射中心结合起来,并且配合物1中含有Cd2+离子,因此,我们深入研究了1的固态光致发光性能。在320 nm到385 nm的激发波长范围内,配合物1始终呈现“冷”白光发射。当激发波长处于385 nm时,其色坐标接近于纯白光值。配合物1作为少见的不含稀土金属的单组分白光发射材料有望成为白光照明领域的潜在候选材料。配合物2具有路易斯酸性位点(Zn(II)离子),对环氧化物与CO2环加成反应表现出良好的催化效果,且其在催化反应后能被分离回收,5轮重复实验后仍然保持良好的催化效果和稳定的结构,因此,2是一种高效的非均相催化剂。此外,由于配合物2中存在紧密连接的碗型空腔,因此,将其修饰到玻碳电极上(2/GCE),探究了2/GCE对重金属离子Cd(II)和Cu(II)的电化学检测性能。研究发现,2/GCE能够通过方波伏安法实现对Cd(II)与Cu(II)的单独及共同检测。同时该修饰电极在重现性、稳定性、抗干扰性以及实际水样测试等实验中均表现良好。本论文为设计与合成基于环三藜芦烃衍生物的功能化配位聚合物提供了实验基础。
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