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在过去的几十年中，配位聚合物(Coordination Polymers, CPs)也被称为金属有机骨架化合物(Metal-Organic Frameworks, MOFs)经历了爆炸式增长。在自组装各种金属离子/金属簇与有机配体(连接体)以形成具有新颖的结构和拓扑的过程中受诸多因素的影响，因此，如何选择合适的构筑单元、金属离子和设计最佳的实验条件。从而获得具有特定结构与功能的目标配合物仍是目前研究的热点。
本研究工作中，利用2-(吡啶-4基)-苯并咪唑-5-羧酸(HL1)和2-(吡啶-2基)-苯并咪唑-5-羧酸(HL2)作为有机连接体，通过水热/溶剂热法合成了10例具有不同结构和性质的配合物，即[Ln(L1)3(H2O)2]·7H2O(1-6)(Ln=Eu(1),Sm(2),Nd(3),Pr(4),Yb(5)和Er(6))、[Cd(L1)2]·(H2O)(DMA)((7)、[Zn(L1)2(HL1)]·3.5H2O(8)、[Pb(L2)(HCOO)]·0.5H2O·0.5DMF(9)、[Zn(L2)(NO3)(H2O)]·0.5H2O·0.5CH3CN(10)。通过单晶X-射线衍射测定了其结构，并采用元素分析、X-射线粉末衍射、红外光谱及热重分析对其进行了表征。
(1)基于HL1配体与一系列镧系金属离子通过水热法构筑了6例具有新颖结构的配合物。配合物1-6均为三斜晶系，P-1空间群。稀土离子通过与HL1配体的羧氧基键合形成一条沿c轴方向无限延伸的一维链状结构，相邻的链与链之间由于存在多个游离的水分子而产生的氢键作用，使得配合物由链状连接为层状最终形成三维网状超分子的结构。因6例配合物具有相似结构及性质，所以研究中以配合物1-Eu为代表，重点研究了对金属离子、阴离子以及有机小分子在荧光识别与检测方面的特性。实验结果表明，配合物1-Eu在水溶液中具有良好的稳定性，对Fe3+、Cr2O72-和NB均有较高的猝灭常数(分别为8.69×103、3.36×104、1.86×104L·mol-1)和低的检测限(分别为2.73×10-4、4.9×10-5、1.01×10-4mol·L-1)。
(2)通过溶剂热法利用配体HL1与过渡金属离子Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)构筑了2例具有不同结构的配合物7和8。其中配合物7属于单斜晶系，空间群为P21/c。由于每个配体的羧酸氧原子和对位氮原子均与两个双核结构的次级构筑单元相连接，使得配合物7形成一个三维多孔框架结构。其孔道尺寸为20.886?×18.505?，有效孔隙率为41.9%。配合物8属于单斜晶系，空间群为C2/c，沿a轴方向呈现“Z”字链的一维结构。通过N3-H…O5氢键使之连接成二维层，相邻的层与层之间再次经过N4-H…O6和C23-H…O6氢键的连接形成三维网状结构。通过PLATON计算后得到31.9%的孔隙率，其孔径尺寸为15.139?×16.471?。由于两配合物均具有合适的尺寸和形状，对有机染料刚果红和甲基绿表现出优异的吸附能力。其中，配合物7可以快速灵敏地将刚果红和甲基绿的混合物分离，理论最大感应分辨率小于12.9s。
(3)基于HL2配体和Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)构筑的2例具有二维结构的配合物9和10。其中，配合物9属于正交晶系，Pbca空间群。配合物10为单斜晶系，空间群为C2/c。两配合物均可以通过分别通过C12-H(12)…O3(3.373 ?)和C11-H(11)…O2(3.220(5)?)的氢键作用形成具有三维网状的超分子，且在水溶液均具有较好的稳定性。此外，荧光测试表明，配合物9对Fe3+和MnO4-具有良好的选择性和灵敏度，其猝灭常数Ksv分别为8.74×104和3.88×104L·mol-1，检测限分别为1.17×10-5和4.88×10-5mol·L-1。配合物10对Fe3+、CrO42-、Cr2O72-和硝基苯均表现出高的猝灭常数(分别为1.74×104、1.31×105和2.28×104和8.74×104L·mol-1)和低的检测限(分别为1.07×10-4、1.21×10-5、1.94×10-5和6.71×10-5mol·L-1)。
本研究工作中，利用2-(吡啶-4基)-苯并咪唑-5-羧酸(HL1)和2-(吡啶-2基)-苯并咪唑-5-羧酸(HL2)作为有机连接体，通过水热/溶剂热法合成了10例具有不同结构和性质的配合物，即[Ln(L1)3(H2O)2]·7H2O(1-6)(Ln=Eu(1),Sm(2),Nd(3),Pr(4),Yb(5)和Er(6))、[Cd(L1)2]·(H2O)(DMA)((7)、[Zn(L1)2(HL1)]·3.5H2O(8)、[Pb(L2)(HCOO)]·0.5H2O·0.5DMF(9)、[Zn(L2)(NO3)(H2O)]·0.5H2O·0.5CH3CN(10)。通过单晶X-射线衍射测定了其结构，并采用元素分析、X-射线粉末衍射、红外光谱及热重分析对其进行了表征。
(1)基于HL1配体与一系列镧系金属离子通过水热法构筑了6例具有新颖结构的配合物。配合物1-6均为三斜晶系，P-1空间群。稀土离子通过与HL1配体的羧氧基键合形成一条沿c轴方向无限延伸的一维链状结构，相邻的链与链之间由于存在多个游离的水分子而产生的氢键作用，使得配合物由链状连接为层状最终形成三维网状超分子的结构。因6例配合物具有相似结构及性质，所以研究中以配合物1-Eu为代表，重点研究了对金属离子、阴离子以及有机小分子在荧光识别与检测方面的特性。实验结果表明，配合物1-Eu在水溶液中具有良好的稳定性，对Fe3+、Cr2O72-和NB均有较高的猝灭常数(分别为8.69×103、3.36×104、1.86×104L·mol-1)和低的检测限(分别为2.73×10-4、4.9×10-5、1.01×10-4mol·L-1)。
(2)通过溶剂热法利用配体HL1与过渡金属离子Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)构筑了2例具有不同结构的配合物7和8。其中配合物7属于单斜晶系，空间群为P21/c。由于每个配体的羧酸氧原子和对位氮原子均与两个双核结构的次级构筑单元相连接，使得配合物7形成一个三维多孔框架结构。其孔道尺寸为20.886?×18.505?，有效孔隙率为41.9%。配合物8属于单斜晶系，空间群为C2/c，沿a轴方向呈现“Z”字链的一维结构。通过N3-H…O5氢键使之连接成二维层，相邻的层与层之间再次经过N4-H…O6和C23-H…O6氢键的连接形成三维网状结构。通过PLATON计算后得到31.9%的孔隙率，其孔径尺寸为15.139?×16.471?。由于两配合物均具有合适的尺寸和形状，对有机染料刚果红和甲基绿表现出优异的吸附能力。其中，配合物7可以快速灵敏地将刚果红和甲基绿的混合物分离，理论最大感应分辨率小于12.9s。
(3)基于HL2配体和Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)构筑的2例具有二维结构的配合物9和10。其中，配合物9属于正交晶系，Pbca空间群。配合物10为单斜晶系，空间群为C2/c。两配合物均可以通过分别通过C12-H(12)…O3(3.373 ?)和C11-H(11)…O2(3.220(5)?)的氢键作用形成具有三维网状的超分子，且在水溶液均具有较好的稳定性。此外，荧光测试表明，配合物9对Fe3+和MnO4-具有良好的选择性和灵敏度，其猝灭常数Ksv分别为8.74×104和3.88×104L·mol-1，检测限分别为1.17×10-5和4.88×10-5mol·L-1。配合物10对Fe3+、CrO42-、Cr2O72-和硝基苯均表现出高的猝灭常数(分别为1.74×104、1.31×105和2.28×104和8.74×104L·mol-1)和低的检测限(分别为1.07×10-4、1.21×10-5、1.94×10-5和6.71×10-5mol·L-1)。