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多金属氧酸盐—铜—氮杂环配合物的晶体工程研究

侯广峰  
【摘要】:运用晶体工程学的原理和方法,设计和制备具有新颖结构或者优良性能的金属-有机配位化合物是涉及材料化学、结构化学及超分子化学等不同领域的重要科学问题和研究热点。多金属氧酸盐作为一种无机簇合物具有结构稳定、构型独特、性质优异、配位方式灵活等特点,可作为晶体工程学研究中的优秀次级建筑单元,用于构筑新型结构的复合材料。目前,有关多酸基金属-有机配位化合物方面的研究工作虽然取得了丰富和令人惊奇的研究成果,但是总体来说还处于初期阶段。基于晶体工程学的研究及发展所形成的结构预测需要建立在大量实验数据和经验的基础上,这就需要从不同的角度出发开展研究工作,从中总结出在更大范围内能够适用的经验、方法和规律,最终实现多酸基晶体功能材料的定向合成。 本论文以制备具有新颖结构和突出性能的多酸基金属-有机配位化合物为出发点,从多酸和有机配体的筛选出发,开展具有不同配位方式和结构的晶体合成工作。论文中的研究内容主要涉及以下三个方面:1.选用Keggin型和Lindqvist型多金属氧酸盐作为多齿建筑单元制备了系列具有拓展结构的高维化合物,并研究了反应体系中温度、pH值、反应物的投料比和多酸阴离子的电荷数等反应条件对产物结构的影响;2.选用Keggin型多金属氧酸盐作为模板分子制备了系列氢键稳定的超分子化合物。在这些化合物中,多酸阴离子以自身所带的电荷数诱导阳离子部分生成纳米尺度的零维环状或棒状结构,多酸阴离子与阳离子配合物间没有配位作用存在;3.选用不同种类的含氮杂环类配体与Cu(I)和Keggin型多酸阴离子制备了系列化合物,并讨论了配体种类、投料比、多酸阴离子的种类与来源、反应体系的pH值等条件对产物结构的影响。此外,研究了上述部分化合物在电催化和光电转化方面的性能。 本论文的研究工作探寻并揭示了多金属氧酸盐-铜-氮杂环配合物的合成规律,研究了此类化合物在电催化和光电转化方面的性能,可为实现此类晶体材料的定向合成、以及实现其在实际生产和生活中的应用提供理论与实验基础。


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