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金属—有机配位聚合物的组装与表征

肖婉艳  
【摘要】: 金属-有机配位聚合物是有机配体和一种或多种中心金属离子通过配位键自组装形成的。配位聚合物材料特别是多孔的配位聚合物材料由于其在选择性分离,催化以及气体存储等方面的潜在应用已成为材料科学领域的研究热点之一。稀土离子具有灵活的几何配位构型,在合适空间配体的作用下可以构筑结构多样的开放框架。随着超分子化学和配位聚合物晶体工程的发展,配位聚合物的研究已从稀土或过渡单一金属配位聚合物的研究拓展到稀土-过渡异金属配位聚合物的研究。 本论文水热条件下反应得到了两个单一金属配合物并采用X-射线单晶衍射、热重分析和红外光谱进行表征。化合物1(Zn(HnicO)_2·(H_2O),HnicO=2-羟基烟酸)是基本单元[Zn(HnicO)_2·(H_2O)]通过大量二聚氢键(N-H…O)和四聚氢键(O-H…O)堆积形成的三维超分子框架,其中四聚氢键通过Zn金属中心连接形成线性的金属-水链。化合物2([Nd(H_2O)(HnicO)(TP)]·2H_2O,H_2TP=对苯二甲酸)是具有一维孔道的稀土-有机三维开放框架结构配位聚合物,孔道中填充着晶格水分子。热分析结果可得,去除晶格水分子后该开放框架可以稳定到330℃。实验结果表明,稀土离子相对于过渡金属离子有较高的配位数和较灵活的配位模式,在线性空间配体的作用下易形成高稳定性的开放框架结构。这有利于指导高稳定性的开放配位框架的设计合成。 在配体导向组装策略的指导下,化合物3([Ce_2(H_2O)_2(OAc)Cu_4Cl_3(IN)_6],HIN=异烟酸,HOAc=醋酸)在水热条件下反应得到并通过X-射线单晶衍射、红外、紫外、荧光光谱等进行表征。该化合物具有三维异金属框架结构,它是由一维的Ce-羧酸链与两种不同结构的{Cu_3Cl_4}次级构筑单元通过异烟酸配体桥连得到的。热分析结果表明化合物3具有较高的热稳定性。实验结果证明了配体导向策略的有效性,也为进一步探索晶体工程对目标产物的定向设计与合成提供了丰富的素材。


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