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配位聚合物(coordination polymers,CPs)是由金属阳离子与有机配体间通过配位键作用形成的金属有机聚合物,其聚合单元可在1,2或3个维度上无限延伸。其中,d10电子构型的锌离子的晶体场稳定化能为零,可通过调节配体结构构筑具有不同维数的配位聚合物;此外,锌配位聚合物可广泛应用于荧光、催化、传感、气体分离等多个领域。然而,锌离子半径小,配位空间位阻较大,使得制备高维锌配位聚合物的难度较大,并且锌配位聚合物的固体荧光构效关系的研究还需深入。本文选择柔性双苯并咪唑桥连配体和刚性芳香多酸配体,应用水热-溶剂热的合成方法,通过调控中心离子和配体的量比、配体的长度和配位点的数量等,减小锌离子周围配位空间的位阻,实现高维Zn-CP的定向合成,并深入分析、探究结构与荧光之间的关系。本文共合成了十个结构新颖、拥有良好荧光性质的锌配位聚合物,分子式如下:{[Zn(L~1)(5-nitroterephthalate)]·(DMF)}n(1){[Zn(L~1)(5-hydroxyisophthalate)]·(DMF)}n(2){[Zn(L~1)(trimellitate)]·H2O}n(3){[Zn(L~2)0.5(fumarate)0.5]·(Me2NH)}n(4){[Zn2(L~2)(terephthalate)2]·(H2O)·(DMF)}n(5){[Zn2(L~2)(isophthalate)2]·(DMA)3·(Me2NH)·(H2O)}n(6){[Zn2(L~2)(5-methylisophthalate)2]·(DMA)2·(Me2NH)·(H2O)}n(7){[Zn5(L~2)2.5(5-hydroxyisophthalate)5]·(H2O)10}n(8){[Zn2(L~2)2(trimellitate)]·(Me2NH)·(H2O)6}n(9)[Zn(L~2)(5-nitroisophthalate)]n(10)其中:L~1=2,2-(1,4-丙二基)-1,3-双苯并咪唑;5-nitroterephthalate=5-硝基间苯二甲酸;DMF=N,N’-二甲基甲酰胺;5-hydroxyisophthalate=5-羟基间苯二甲酸;trimellitate=均苯三甲酸;L~2=2,2-(1,4-丁二基)-7,7-二(4-甲基吡啶)双-1,3-苯并咪唑;fumarate=富马酸;Me2NH=二甲胺;terephthalate=对苯二甲酸;isophthalate=间苯二甲酸;DMA=N,N’-二甲基乙酰胺;5-methylisophthalate=5-甲基间苯二甲酸。结构分析表明CPs表现出7种不同的构型,1、2、9、10为一维链状结构;3和8呈二维层状网络;4-7为三维结构。其中4是四节点网连接的{3.11^2}{3.8.9}{3^4.4^6.8.9.10^3}的三维新拓扑结构,有两种纳米尺度的孔道,一种是由6个锌离子构成的六边形孔道,另一种是由4个锌离子构成的四边形孔道;5是三维mog网络呈田字套圆形空腔结构;6是点符为{12}2{8.12^5}2{8^2.12.16^2.20}{8}4的三维拓扑结构,同样存在两种类型的孔道,一种为四个锌离子组成的大小双孔,一种为四个锌离子组成的长方形和近似椭圆形双孔道。配体L~2比L~1柔性更强,且增加了N-配位点,更利于高维锌配位聚合物的合成。当金属与L~2物质的量之比达到2:1时,才可能使N原子均参与配位来形成复杂结构。在此基础上,改变多元羧酸配体羧酸根数和引入不同的取代基也会造成配位聚合物的结构的变化。室温下,测试了L~1、L~2和CPs 1-10的固体荧光,游离配体L~1、L~2的最大发射波长分别出现在362nm(λex=310nm)、366nm(λex=320nm)处,归属于π*→π跃迁。与配体相比CPs 2-9荧光均有不同程度的增强,可归因于有机配体与锌配位,骨架被固定减少由配体热震动引起的能量损耗;CPs 1、10荧光完全淬灭,这由于1、10中辅助配体存在强吸电子基。与配体的最大吸收峰相比,配位聚合物显示出轻微的位移(3-22nm),说明CPs的荧光发射峰归属于配体的π*→π跃迁。另外,高维锌配位聚合物均表现出荧光光谱蓝移,造成这一现象的原因是参与配位后配体轨道能极差变小。基于配体L~2的配位模式,在配位聚合物4、6、7、8中吡啶基团均参与配位,推测其固体荧光在414-420 nm处出现一个新的吸收峰,可能是吡啶基团吸收峰。此外,结合配位聚合物的结构发现,间苯二甲酸衍生物5号位取代基的吸电子强弱是荧光强度的决定性因素。基于Zn-CPs良好的荧光特性和Zn离子的环境友好性,进一步研究了非均相条件下L~1、L~2和CPs 2-9对爆炸性芳香化合物的相互作用。计算得出淬灭常数(Ksv)在2.4×10~3-6.0×10~4M-1范围内,表明配位聚合物和芳香爆炸物之间存在强相互作用,这与配位聚合物的孔道大小和超分子作用有关。