基于(异)烟酸配体的稀土-过渡金属配聚物的合成、结构及表征

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:trebleclefj
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稀土-过渡金属配聚物不仅具有丰富多彩的拓扑结构,而且在磁学、光学、催化、气体存储与分离等方面具有潜在的应用价值。因此,合成稀土-过渡金属配聚物吸引了化学家的极大关注,成为近年来配位化学的研究热点。然而摆在人们眼前的难题是稀土元素自身的高配位数和繁多的配位构型。所以选择行之有效的有机配体和探寻合理的合成途径就显得尤为重要。本论文采用多功能的有机配体异烟酸或烟酸为主配体,或利用第二辅助配体如草酸、碳酸根、醋酸和邻苯二甲酸等,与主配体进行“协同配位”;或探索不同的pH值、温度等合成条件;或利用不同的无机卤素离子作为模板剂,与稀土氧化物或稀土草酸盐及过渡金属离子在水热条件下,探索合成了四类共十八个新的三维稀土-过渡金属配聚物。通过红外光谱、元素分析、热重分析、X-射线粉末衍射、单晶X-射线衍射、荧光等手段对这些化合物或部分化合物进行了表征。主要工作如下:  1、我们用稀土氧化物、溴化铜、以异烟酸配体为主配体,分别引入醋酸和邻苯二甲酸配体作为第二辅助配体,在“协同配位”合成思想的指导下,通过对反应温度、pH值等合成条件的探索优化,成功合成出两个系列共四个3D铜-稀土配位聚合物:[La3(ina)7Cu4.5Br3.5(CH3COO)3](2-1),[Ln3(ina)8Cu7Br6(bdc)(H2O)5]·H2O[Ln=Gd(2-2),Tb(2-3),Er(2-4)]。化合物2-1是由三种不同的Cu-Br簇与稀土二维层构筑的层-柱状构型。而化合物2-2至2-4是由一维宽的Cu-Br链与一维稀土梯状链构筑的层-柱状构型。  2、我们用草酸镧、溴化铜、异烟酸配体为合成原料,通过对反应温度的调控以及对合成条件的探索优化,成功合成出两个新颖的含碳酸根离子的3D铜-稀土配位聚合物:[La3Cu5Br4(ina)7(C2O4)0.5(CO3)(H2O)3](3-1),[La6Cu9Br7(ina)12(C2O4)2(CO3)2(H2O)4](3-2)。这两个化合物的碳酸根来源可能是草酸根的分解,碳酸根与异烟酸、草酸配体一起协同作用形成化合物3-1及3-2。其中化合物3-1是由异烟酸和碳酸根配体形成的稀土二维层状结构与中心对称的Cu10Br8簇通过异烟酸配体组装成的三维的异金属配位聚合物,化合物3-2也是由异烟酸和碳酸根配体形成的稀土二维层状结构与三种不同的Cu-Br簇通过异烟酸配体组装成的三维的异金属配位聚合物。化合物3-1的二维稀土层是由12元环、16元环、20元环交替连接而成,而化合物3-2是由20元环和32元环窗口组成。这两个化合物中碳酸根基团采用一种新的配位模式μ4-η2,η2,η2,有别于文献报道的μ4-η2,η2,η1,μ4-η2,η1,η1以及μ4-η2,η2,η0模式。  3、我们用烟酸为配体,通过对pH值的调控以及对合成条件的探索优化,成功合成出两个系列共9例3D铜-稀土异金属配聚物[Ln2(na)7Cu6Br5(H2O)2][Ln=La(4-1),Ce(4-2),Pr(4-3),Nd(4-4),Sm(4-5),Eu(4-6),Gd(4-7),Tb(4-8)],[La2(na)7Cu3Br2(H2O)2]·H2O(4-9)。化合物4-1至4-8为同构结构,与化合物4-9都是由相似的一维梯状链和不同的铜卤素簇组成的三维结构。在这九个化合物中烟酸配体都采用一种配位模式即μ3-κ1N,所有的稀土离子都具有扭曲的二帽三棱柱构型的八配位模式,稀土离子通过烟酸配体连接成相似大小的梯状链,但二者的铜卤簇不同且化合物4-1至4-8和4-9中的Cu6Br5及Cu3Br2簇与文献报道的铜卤素簇不同。其中化合物4-4,4-6以及4-8可以分别观察到稀土Nd,Eu,Tb的特征荧光。  4、我们用稀土氧化物或草酸稀土盐、以异烟酸配体为主配体,分别加入不同的铜卤化物包括氯化铜、溴化铜、碘化亚铜作为铜源,通过对反应温度、pH值等合成条件的探索优化,成功合成出三个不同的3D铜-稀土配位聚合物:[Yb3CuCl(μ3-OH)3(ina)6(H2O)2]·2H2O(5-1),[La3Cu5Br4(ina)6(C2O4)2](5-2),[La2Cu5I4(ina)7(H2O)2](5-3)。化合物5-1是由Cu-Cl簇与一维稀土链构筑的三维稀土-过渡金属聚合物。化台物5-2是由两种不同的Cu-Br簇与稀土二维层构筑的层-柱状构型。而化合物5-3是由Cu-Ⅰ簇与一维稀土梯状链构筑的三维稀土-过渡金属。
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