多齿N单元导向的杂化金属(亚)磷酸盐的合成与性质研究

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金属(亚)磷酸盐不仅具有迷人的结构,而且在吸附、分离、气体存储、催化等领域具有诸多应用。近期研究表明向金属(亚)磷酸盐体系中引入多齿含N配体不仅能够丰富其结构组成而且还能拓展其性质研究领域。本论文以软硬酸碱理论为导向,基于配位驱动策略和模板合成策略分别将刚性线性二吡啶类单元BPB(1,4-bis(pyrid-4-yl)benzene),BPBP(4,4′-di(pyridin-4-yl)-1,1′-biphenyl)和柔性多咪唑单元titmb(1,3,5-tris(imidazol-1-ylmethyl)-2,4,6-trimethylbenzene)引入到金属-(亚)磷酸体系,合成七例杂化金属(亚)磷酸盐化合物:[(Me)2BPBP][Zn(H2PO44](1)、[(Et)2BPBP][Zn(H2PO44](2)、[Zn2(HPO32(BPB)](3)、[H2BPBP]3·[Zn5Cl8(HPO34]·H2O(4)、[NH2(CH32]2[K@Ni6(HPO36(HCOO)3(titmb)2]·3H2O(5)、[Zn3(HPO33(titmb)]·2H2O(6)、[Zn3(HPO43(titmb)](7),通过X-射线单晶衍射、X-射线粉末衍射、元素分析、红外光谱、热重分析、荧光光谱、固体紫外光谱、电子自旋共振谱等手段对目标产物进行结构和相应的性质表征。全文主要内容如下:第一章主要介绍了本论文的研究背景,重点介绍国内外在杂化骨架的金属(亚)磷酸盐领域的研究进展,并阐明本论文的选题依据。第二章介绍了刚性多吡啶单元导向的杂化(亚)磷酸盐的构筑与性质研究。将刚性线性二吡啶类配体(BPB和BPBP)引入金属(亚)磷酸盐体系构筑四例金属(亚)磷酸化合物。化合物1和2具有相同的无机单元,其中部分去质子化的磷酸单元和Zn2+配位,形成单核锌配合物[Zn(H2PO44]2-,BPBP单元和相应的溶剂发生原位烷基化反应生成的烷基化产物作为抗衡离子平衡电荷。有趣的是,无机单核锌单元通过氢键同四个邻近的单元相连,形成一个具有dia拓扑的无机阴离子超分子框架。交流阻抗测试表明1和2的质子电导率最大值分别为6.11×10-4 S·cm-1和6.39×10-5S·cm-1。化合物3的框架可以解构为中性的BPB单元连接的无机亚磷酸锌链。3在氙灯(300 W)照射下,晶体由无色渐变为黄褐色;变色样品置于黑暗处一天或者90°C加热半小时可完成脱色过程。化合物4为五核阴离子锌簇结构,质子化的BPBP单元作为抗衡离子平衡电荷。经氙灯照射,4的淡黄色晶体的颜色加深。第三章介绍了柔性多咪唑单元导向的杂化(亚)磷酸盐的构筑与性质研究。5中,金属Ni2+经亚磷酸单元和原位生成的HCOO-链接形成具有一定空腔的Ni6簇,K+被包裹其中,配体titmb通过与Ni2+配位悬挂于Ni6簇上下两侧,原位产生的质子化二甲胺离子平衡阴离子簇的电荷。化合物6和7具有杂化层状结构,其中亚磷酸和部分去质子化的磷酸桥连Zn2+形成中性无机层,有机titmb单元通过与无机层内Zn2+配位,悬挂于无机层的上下两侧。化合物6和7均表现出室温磷光行为。有趣的是,尽管两者结构组分相似,但其室温磷光行为具有明显的差异化,这主要是杂化结构中有机titmb单元不同的构型导致的。第四章对全文主要工作和不足之处进行了总结。
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