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《东北师范大学》 2013年
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调控含氮有机配体构建多酸杂化化合物

王鑫  
【摘要】:设计合成基于多酸的有机-无机杂化材料是多酸化学的重要研究领域之一。在该研究体系中,多酸阴离子、过渡金属或稀土离子以及含氮和含氧的有机配体是构成这类杂化化合物的三个重要因素。其中,对含氮有机配体的选择、设计及修饰合成对引发多酸基杂化材料结构变化的影响最为重要。本论文,我们选择一系列新型的含氮桥连配体以及螯合-桥连配体,利用水热反应,制备得到一系列新型多酸基有机-无机杂化化合物。通过对这些化合物的合成、结构及荧光和光催化性质的研究,我们讨论了新型含氮配体的引入对多酸基杂化材料在结构以及功能特性上带来的改变。 首先,通过引入螯合-桥连配体,与铜离子和各种多酸阴离子结合,在水热体系下合成得到一系列具有新颖金属-有机构筑单元的杂化化合物。在这些化合物中观察到诸如“蝴蝶”型帽、“之”字形链、螺旋链和手性莫比乌斯环的构筑基元,这些次级构筑单元进一步同多阴离子通过配位键、静电引力或分子间弱相互作用结合,形成具有各种拓扑构型的三维超分子网络。结构分析表明螯合-桥连配体引入到多酸基杂化材料中,不仅易诱导生成具有螺旋和手性特征的新结构化合物,而且可生成具有离子晶体形式的新型多酸孔材料。这些为研究多酸基杂化材料在手性复合材料构筑及非均相光催化剂设计合成上提供了新的路线和思路。所合成的相关化合物如下:[Cu~ILo]_4[SiW_(12)O_(40)]·5H_2O (1)[Cu~ILo]_4H[BW_(12)O_(40)]·5H_2O (1a)[CuLp]_3H_2[BW_(12)O_(40)]·5H_2O (2)[Cu~ILp]_2[W_6O_(19)]·4H_2O (3)[Na_2{Cu~I_3Lo_2}v][PMo_3~VMo_9~(VI)O_(40)]·Hpy (4)[Cu~(II)Lo]_2H[BW_(12)O_(40)]·4H_2O (5)[Cu~(II)Lo]_2[PMo~V_5Mo~(VI)_7O_(40)(V~(IV)O)_2](6)[(Cu~(II)Lo)_2{Cu~(II)pypz(H_2O)}(BW_(12)O_(40))]_2·3H_2O (7)[(Cu~IHL_o)(Cu~(II)Lo){Cu~(II)pypz}_2H_2O][PMo_7~VMo_5~(VI)O_(40)(VO)_2]·H_2O (8)NaMe_4N[{Cu~(II)pypz}_2][HBW_(12)O_(40)]·32H_2O (9)(Lo=1,2-bppmb, Lp=1,4-bppmb pypz=2-(1H-吡唑-5-基)吡啶,py=吡啶) 其次,通过调控含氮桥连配体的种类,设计合成了一系列新颖配位聚合物和新型多酸基杂化化合物。通过研究和比较这些有机-无机杂化材料在结构上的差别和变化趋势,探讨了多酸基有机-无机杂化材料在设计构建三维开放框架材料及缠结材料中的重要影响因素,尤其是含氮配体的结构类型对杂化材料最终结构和维度的影响。所涉及的相关化合物如下:[Zn(cis-chdc)(bpp)]·6H_2O (10)[Zn (cis-chdc)(bpmp)](11)[Cd_2(cis-chdc)_2(bpmp)(H_2O)_2](12)[Cd_3(tp)_3(bpp)_2]·2DMF·6H_2O (13)[{Cu~IHbpp_2}{H_2pip}][HBW_(12)O_(40)]·2H_2O (14)[Cu~(II)bpmp]_2[HBW_(12)O_(40)]·5H_2O (15) (bpp=4,4′-三亚甲基二吡啶; bpmp=N,N'-二(4-吡啶基甲基)哌嗪; pip=哌嗪;H2chdc=1,4-环己烷二甲酸; H2tp=对苯二甲酸;)。 在研究过程中,对以上化合物进行了元素分析,红外光谱,热重分析,X射线粉末衍射表征,单晶结构解析,还研究了这些化合物的荧光及光催化降解污染物性质,并与其相关前驱体的性质进行了比较,分析了形成杂化材料后性质上的变化。
【学位授予单位】:东北师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:O621.13

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