磺酸基-羧酸有機(jī)配體的金屬-有機(jī)配位聚合物的合成及性能研究.pdf

1、金屬-有機(jī)配位聚合物不僅具有多樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),而且在吸附、分離、多相催化、光電及傳感等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。目前,該領(lǐng)域的研究已成為無(wú)機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、材料化學(xué)等學(xué)科的熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容之一。研究表明有機(jī)配體的選擇對(duì)目標(biāo)配位聚合物的結(jié)構(gòu)及性能有很大的影響。在眾多的有機(jī)配體中,含羧酸、磺酸雙功能基團(tuán)的有機(jī)配體得到了合成化學(xué)家的青睞,其原因是強(qiáng)配位能力的羧酸和弱配位能力的磺酸基團(tuán)的有機(jī)結(jié)合使合成的配合物的結(jié)構(gòu)富于變化、性能多樣,從而可以獲得多功能

2、的配位聚合物材料。因此,在本論文中,我們選擇含磺酸基的5-磺酸基-1,2,4-苯三甲酸(H4SBTC)作為有機(jī)連接體與金屬離子在一定條件下組裝合成配位聚合物材料,以期獲得具有應(yīng)用前景的功能材料。
　　本論文共合成了8個(gè)由5-磺酸基-1,2,4-苯三甲酸有機(jī)配體構(gòu)筑的金屬-有機(jī)配位聚合物。配合物[Cd2(SBTC)(DPP)1.5]n(1)是三維結(jié)構(gòu)的配合物,其中,SBTC4–有機(jī)配體橋連鎘離子沿ab平面形成了一個(gè)二維層,此二維層再

3、通過(guò)1,3-二(4-吡啶)丙烷分子(DPP)的橋連形成了一個(gè)由1,3-二(4-吡啶)丙烷分子支撐的三維結(jié)構(gòu),熒光測(cè)試表明,配合物1在442nm的熒光歸屬于配體1,3-二(4-吡啶)丙烷的發(fā)光。配合物[Cd4(SBTC)2(2,2′-bpy)6(H2O)4](2,2′-bpy)(2)是一個(gè)孤立的四核鎘結(jié)構(gòu),這個(gè)四核分子在配位水分子與羧酸氧原子及磺酸氧原子形成的氫鍵作用下形成一維鏈結(jié)構(gòu)。異金屬配合物{[K2Cd(SBTC)(H2O)5](H

4、2O)}n(3)是 SBTC4–連接鉀離子和鎘離子形成的三維結(jié)構(gòu)的化合物。其中,鉀離子和鎘離子在所有的羧酸基團(tuán)和磺酸基團(tuán)以及水分子的連接下沿著 bc平面形成了一個(gè)二維的無(wú)機(jī)的雜金屬氧層結(jié)構(gòu),此二維層通過(guò)配體的苯環(huán)和水分子的橋聯(lián)形成三維結(jié)構(gòu)。配合物[K2(H2-SBTC)(H2O)2]n(4)是H2-SBTC2–配體連接鉀離子構(gòu)成的三維結(jié)構(gòu)的化合物,熒光測(cè)試表明該配合物的熒光來(lái)自配體5-磺酸基-1,2,4-苯三甲酸中心(intraliga

5、nd)的發(fā)射;配合物[Yb(SBTC)(ox)(H2O)5]n(5)具有二維的層狀結(jié)構(gòu),層與層之間又通過(guò)氫鍵作用形成三維結(jié)構(gòu),磁性研究表明配合物中 Yb3+離子之間的磁交換作用是反鐵磁作用;利用5-磺酸基-1,2,4-苯三甲酸與金屬離子的反應(yīng)原位生成了2,5-二磺酸基-對(duì)苯二甲酸陰離子(SSCC4-),后者與體系中的金屬離子配位獲得了3個(gè)結(jié)構(gòu)新穎的金屬-有機(jī)配位聚合物。配合物{[Zn2(SSCC)(DPP)2](H2O)2}n(6)中,

6、SSCC4-有機(jī)配體連接鋅離子形成二維層,此二維層又通過(guò)1,3-二(4-吡啶)丙烷分子橋聯(lián)成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?；衔?能發(fā)射出白色的光,有作為白光粉的可能性;配合物[Mn(SSCC)0.5(2,2′-bpy)(H2O)2]n(7)中,錳離子在SSCC4–有機(jī)配體的羧酸基團(tuán)的橋連下形成了一個(gè)一維的鏈狀結(jié)構(gòu),一維鏈又通過(guò)由配位水分子與磺酸氧原子之間的氫鍵作用形成二維層,相鄰的二維層之間通過(guò)2,2′-聯(lián)吡啶之間的弱π–π作用堆積成一個(gè)三維超分子。

7、配合物[Ni(2,2′-bpy)(H2O)4](SSCC)0.5(8)是一個(gè)孤立的單核結(jié)構(gòu),有機(jī)配體 SSCC4-并沒(méi)有參與配位,而是作為平衡負(fù)離子存在。同時(shí)本論文對(duì)所有配合物進(jìn)行了基礎(chǔ)表征如單晶X-射線衍射、元素分析、紅外光譜、熱重分析,此外還對(duì)部分配合物進(jìn)行了磁性以及熒光光譜測(cè)定。
　　本論文共分為四個(gè)部分,第一章為綜述,簡(jiǎn)單介紹了金屬-有機(jī)配位聚合物的研究進(jìn)展及其潛在應(yīng)用;第二章主要介紹了由5-磺酸基-1,2,4-苯三甲酸有

8、機(jī)配體合成的5個(gè)配合物([Cd2(SBTC)(DPP)1.5]n(1)、[Cd2(SBTC)(2,2′-bpy)3(H2O)2](2,2′-bpy)0.5(2)、{[K2Cd(SBTC)(H2O)5](H2O)}n(3)、[K2(H2-SBTC)(H2O)2]n(4)和[Yb(SBTC)(ox)(H2O)5]n(5)),對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解析和描述,同時(shí)對(duì)其磁性以及熒光性能進(jìn)行了測(cè)試;第三章詳細(xì)介紹了5-磺酸基-1,2,4-苯三甲酸在與金屬