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金属-有机框架材料(MOFs)由于其结构的可调控性和可载性,广泛应用于化学传感、气体分离与吸附、催化剂、磁学、光学等研究领域,成为研究者们广泛关注的焦点。但是,一方面,金属-有机框架材料的生成机理研究还不是很成熟,无法准确的定义,而理论的提出需要大量的实验依据;另一方面,物质的结构决定物质的性质,物质的性质决定物质的用途。要开发良好性能的材料必须有独特结构的新型物质作为研究基础。这些因素都要求我们不断探索合成新型功能配合物。本论文主要选用1,4-萘二甲酸、3,5-吡唑二羧酸、3,5-吡啶二羧酸等有机羧酸为主配体,与过渡金属元素Mn、Cu、Co、Zn和稀土金属元素Er、Pr中心金属离子进行配位组装,通过向反应体系中引入1,2,4-三氮唑、1,10-邻菲罗啉等含氮杂环配体,采用水热合成技术得到13个分别具有1D、2D或3D结构的新型配合物。通过X-射线单晶衍射、热重分析、元素分析、红外光谱表征了配合物的结构和组成,运用Dimaond、Olex和Topos等晶体结构分析软件对配合物的结构特征进行了深入的分析,表明了配合物中配位单元的成键方式以及各配位单元之间的相互作用;采用变温磁化率、荧光发射/激发光谱研究了配合物的磁性和荧光性能,分析了配合物的结构与性能之间的关系。这些研究内容,为新型配合物的合成提供了理论和方法上的依据,为金属-有机框架材料生成机理的研究提供了丰富的实验数据,也为新型高性能材料的研发提供了更多的可能性。具体研究结果概括如下:(1)、以1,4-萘二甲酸为配体,合成了一系列具有新型结构的过渡金属配合物:{[Mn2(C12H6O4)2(C2H6OH)(DMF)(H2O)]·CH3OH}n(1)、{[Mn(III)(C12H6O4)(C2H5O)][Mn(II)(C12H6O4)(DMF)(H2O)]}n(2)、{[Cu2(C13H9O4)4(H2O)2]}n(3)、{[Mn3(C12H6O4)4]2-?(C11H18N4)2+}n(4)和{Mn3(C12H6O4)4}n(5)。配合物1、2和5经相似的次级结构单元形成相似的3D网状结构,但在配合物2中发生了中心金属离子的氧还原反应形成了含有混合价态的配合物。配合物3和4依靠丰富的氢键相互作用形成3D结构。磁性研究表明,配合物1、2和4的反铁磁相互作用主要在Mn-O-Mn桥连接的Mn(II)或Mn(II/III)中心之间发生,而配合物3由于两个相邻的Cu(II)之间存在有弱的相互作用,使其表现出强烈的铁磁相互作用。(2)、以3,5-吡唑二羧酸等含氮杂环羧酸为主配体,溶剂水分子为辅助配体,合成出四个过渡/稀土金属离子配合物:{[Er2Zn(Hpdc)4(H2O)8]·2H2O}n(6)、{[Cu(C5H5O2N2)2(H2O)]·3H2O}n(7)、{Co(C7H3NO4)(H2O)2}n(8)和{[CoNa2(C7H3NO4)(H2O)3]2+·2(OH)-}n(9)。配合物6表现出含有单离子结构单元和多样化氢键的嵌套式三明治结构,配合物7和8都是借助于丰富的氢键作用形成3D超分子结构。而异核配合物9则是借助配体间的相互连接形成的反向平行1D链状结构。配合物6荧光研究表明,该物质的所有τ值已达到了微秒数量级,说明配合物6可做为一种潜在的磷光材料。在配合物磁性的研究中,配合物7和8表现出了弱的反铁磁性。(3)、以1,2,3,4-丁烷四羧酸、1,2,4,5-苯四羧酸为羧基配体,1,2,4-三氮唑、邻菲罗啉为含氮杂环配体,进一步探索合成了多羧基配体与过渡/稀土金属离子配合物:{[Mn2(C8H6O8)(H2O)5]·2H2O}n(10)、{Pr(Hbtec)(H2O)}n(11)、Cu5(btec)2(1,2,4-trz)2(H2O)2(μ-OH)2}(12)和{Cu2(phen)2(Cl)2}n(13)。配合物11和12都是经羧基配体连接中心金属离子直接生成3D超分子结构,而配合物10和13都为二维结构,不同的是配合物13是由氢键作用形成的2D网状结构。