系列d-f配聚物的合成、晶体结构及发光性能研究

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本论文采用溶剂热合成,水热合成等方法,以Ln III离子和过渡金属Cr III,Zn II和Ag I离子为中心金属离子,选择具有多齿配位的邻苯二甲酸和含N羧酸类配体为主要配体,以草酸,2,2’-联吡啶等为辅助配体,设计并成功合成出14种配聚物,化学式如下:(1){[Pr4Cr4(μ4-O)4(μ3-OH)4(o-C8H4O46(H2O)6]·4H2O}n(2){[Nd4Cr4(μ4-O)4(μ3-OH)4(o-C8H4O46(H2O)7]·5H2O}n(3){[Sm4Cr4(μ4-O)4(μ3-OH)4(o-C8H4O46(H2O)7]·5H2O}n(4){[Eu4Cr4(μ4-O)4(μ3-OH)4(o-C8H4O46(H2O)7]·5H2O}n(5){[Gd4Cr4(μ4-O)4(μ3-OH)4(o-C8H4O46(H2O)7]·5H2O}n(6){[Tb4Cr4(μ4-O)4(μ3-OH)4(o-C8H4O46(H2O)6]·4H2O}n(7){[Dy4Cr4(μ4-O)4(μ3-OH)4(o-C8H4O46(H2O)6]·4H2O}n(8){[Ho4Cr4(μ4-O)4(μ3-OH)4(o-C8H4O46(H2O)6]·4H2O}n(9){[Sm Zn(imdc)(ox)1.5H2O]·H3O·H2O}n(10){Er Zn2(imdc)2(ox)0.5(H2O)4}n(11){Pr Zn(2-Amic)2.5(2,2’-bipy)}n(12){Gd Ag(3,5-PDA)2(ox)0.5(H2O)2}n(13){[Pr(Himdc)(ox)0.5(H2O)2]·H2O}n(14){[Nd(Himdc)(ox)0.5(H2O)2]·H2O}n通过X-射线单晶衍射确定了配聚物(1)-(5)和(9)-(14)的晶体结构,根据粉末XRD衍射确定(6)-(8)应与(1)是同晶的。配聚物(1)-(8)均为Cr-Ln配聚物,具有相似的不对称单元结构,但是有两类不同的晶体结构,(1)是由邻苯二甲酸根(o-C8H4O42-)构筑的3D无限网络结构,而在(2)-(5)中邻苯二甲酸根(o-C8H4O42-)将配聚物连接成1D双链无限结构。(9)和(10)是以咪唑-4,5-二羧酸根(imdc3-)和草酸根(ox2-)为桥联配体,形成的具有3D无限网络结构的配聚物。配聚物(11)则是由2-氨基对苯二甲酸(2-Amic2-)和2,2’-联吡啶(2,2’-bipy),形成的3D Zn-Ln配聚物。配聚物(12)是由吡啶-3,5-二羧酸根(3,5-PDA2-)和草酸根(ox2-)构筑的3D Ag-Ln配聚物,配聚物(13)和(14)同样是由咪唑-4,5-二羧酸根(Himdc2-)和草酸根(ox2-)为配体,但形成的是2D Ln-Ln配聚物,并通过氢键进一步连接形成3D氢键网络结构。在室温下对14种配聚物晶体进行IR光谱,UV-Vis-NIR吸收光谱和Vis荧光激发和发射光谱测定,并分析与指认。除配聚物(5)和(12)以外均表现出LnIII离子的特征发光,并且它们在NIR区的发射峰与相应的理论值相比出现了位移,加宽或劈裂现象。这可能是由于形成d-f配聚物后,在晶体场和过渡金属离子d轨道的共同作用下,体系内部能级受到调谐。并且,这可以与它们的UV-Vis-NIR吸收光谱互相佐证。
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