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近年来,配位聚合物晶体材料(也称为金属-有机框架材料)迅猛发展,已经成为无机化学、晶体化学和材料化学等学科的研究热点领域之一。这不仅是由于它们结构的多样性,而且还因为它们在吸附、催化、荧光、磁性、离子交换、气体存储及分离等方面都有极好的应用前景。如何定向合成具有既定目标结构的配位聚合物,最常见的方法是合理的选择、组装金属离子与有机配体。本文以一种柔性的三齿吡啶酰胺配体(N,N,N"-三(3-吡啶基)-1,3,5-苯三酰胺)为主配体,以芳香多羧酸为辅助配体,与过渡金属离子在水热的条件下得到了10个结构新颖的配合物。主要研究结果如下:
第一章中,从配合物基本概念、合成方法、空间结构,影响配合物结构的因素,实验中所用的配体的研究进展等方面做了系统地介绍。此外,进一步指明了本课题的选题意义及依据并且概括了本工作所取得的成果。
第二章中,合成了一种柔性的三齿吡啶酰胺配体(L),并以它作为中性配体在水热条件下得到了四种配位聚合物:[Co(1,4-bdc)(L)]n(1);{[Cd(1,4-bdc)(L)]·0.5H2O}n(2);[Cu(1,4-bdc)(L)]n(3);{[Zn(1,2-bdc)(L)]·4H2O}n(4),其中1,4-H2bdc为1,4-苯二甲酸、1,2-H2bdc为1,2-苯二甲酸。同构配合物1-3为具有(42·6)2(42·64·810.10)拓扑的三维结构。配合物4是一个单核的零维结构,通过氢键和π-π堆积作用将配合物分子扩展成三维超分子结构。配合物最终产物结构的差异表明金属离子的几何构型、配位能力和羧酸配体的羧基位置在配位聚合物形成的过程中起到重要作用。此外,我们对配合物1-4的热重和配体L、配合物2、4的发光性质进行了研究。
第三章中,在水热条件下合成了两种基于L的配位聚合物:{[Zn1.5(btc)(L)]·3.5H2O}n(5);{[Co1.5(btc)(L)]·3.5H2O}n(6),其中1,3,5-H2btc为1,3,5-苯三甲酸。两个配合物同构且具有双核簇结构,可被简化为一个波纹状的蜂窝状网络(63-hcb),同时,配合物5和6展示了一个罕见的2D→2D的自穿结构。氢键和π-π堆积作用对稳定该配合物的空间结构具有重要作用。文中进一步对配合物的热稳定性和配合物5的荧光性质进行了研究。
第四章中,利用L作为中性配体,在水热条件下得到了四个配位聚合物:[Co(pydc)(L)]n(7);[Zn(pydc)(L)]n(8);[Cu(pydc)(L)]n(9);{[Ni(pydc)(L)]·2H2O}n(10),其中H2pydc为2,6-吡啶二羧酸。同构的配合物7-9为一维链结构,氢键作用又把一维链连接成了三维的超分子结构。在配合物10中,L配体以三齿配位的模式与金属Ni(Ⅱ)配位形成了二维的层状结构,拓扑符号为hcb。进一步通过2D→3D穿插形成一个3D网络。此外,配合物7-10具有类似的好的热稳定性,此外对配合物8进行了发光性质的研究。
第五章为结论和展望。