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吡嗪四羧酸稀土配位聚合物的合成、结构及性质研究

黄祥雷  
【摘要】: 配位聚合物是有机配体与金属离子(或金属簇)通过超分子自组装方式形成的以配位键结合而成的聚合物。其结构新颖,性质独特,在诸如分子识别、催化、吸附等领域有良好的应用前景。吡嗪四羧酸是含有N、O的多齿有机配体,具有丰富多样的配位方式,易于形成结构新颖的配合物;稀土金属能提供较多的空轨道,其配合物多具有独特的荧光和磁性质。本文选取吡嗪四羧酸与稀土硝酸盐(硝酸镝、硝酸铕、硝酸铽、硝酸钆)分别通过水热法和溶剂挥发法,合成配位聚合物并采用X-射线单晶衍射,X-射线粉末衍射,元素分析、红外光谱、热重分析、荧光分析等技术手段对所得产品进行表征。主要工作如下: 1.以吩嗪为原料,合成了吡嗪四羧酸。 2.以吡嗪四羧酸为配体,硝酸镝、硝酸铽、硝酸铕为中心原子,采用水热合成法得到了配位聚合物(1)-(3)。配合物(1)为三斜晶系,P-1空间群的三维结构配位聚合物。其晶胞参数为:a=9.0069(4)A,b=10.8801(2)A,c=13.246 A,α=68.725(8)°,p=77.990(8)°,γ=88.618(10)°。该配合物中,Dy3+有九配位和八配位两种配位方式,其中九配位的Dy3+直接与吡嗪四羧酸配位,八配位的Dy3+则与羧基、羟基和水形成金属-氧原子簇合物,最后通过羧基的桥式三齿配位方式将两部分结构连接在一起。经IR, XRD等手段表征,配合物(2)和(3)与配合物(1)有相似的结构方式。 3.以同样的配体在室温下分别与硝酸铕、硝酸铽、硝酸钆合成出配位聚合物(4)-(6)。对其结构的相关性与热稳定性、荧光等性质的研究表明:配合物(4)和(6)具有相似的结构,配合物(5)结构与之不同。三者都有较好的热稳定性,但是荧光性能则差别较大。


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