羧酸配体与3d/4f金属配位聚合物的合成及性质研究

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配位聚合物化学是配位化学研究的热点领域之一。配位聚合物具有诸多优良的性质,特别是其多孔性在气体吸附、荧光传感、离子掺杂、光色调节等领域发挥着举足轻重的作用。本论文主要内容包括:一、简要阐述了配位聚合物的基本概念及发展历程,并对构筑配位聚合物的设计理论及合成原理做了阐述。配位聚合物是种类极其多样化的多孔材料,绪论中依据不同标准对配位聚合物做了相应分类,并介绍了配位聚合物在不同领域的应用及其研究发展现状。二、以4,4’-(((1R,2R)-环己烷-1,2-二基)双(偶氮二基))双(羰基))二苯甲酸L1为桥连配体,通过调节晶体生长温度,得到了结构不同的两种Zn2+配位聚合物分别是一维结构C25H27N3O7Zn3(1A)和二维结构C22H20N2O6Zn(1B)。其中,配合物1A采用室温下溶剂挥发法得到,其结构为一维链状;而配合物1B采用溶剂热法得到,其结构为二维层状。为了探索过渡金属系列配合物的性质规律,我们将Zn2+改为Cd2+,溶剂热法得到二维层状的配位聚合物C22H20N2O6Cd(1C)。实验中发现这三种过渡金属聚合物的荧光性质难望稀土发光材料项背。为了改善其发光性质实现这些聚合物的多功能化,我们尝试采用后合成法,希望将稀土发光离子掺杂到有孔结构的二维结构1B和1C中。实验发现稀土离子可以掺杂到1B和1C这两种结构中。于是我们探索了掺杂有稀土发光离子1B的荧光性质。通过调节掺杂材料中Eu3+和Tb3+的比例改变激发波长实现了白光发射。而且根据掺杂稀土Tb3+的发光材料的荧光淬灭现象检测有机溶剂丙酮分子。这一方法极大地改善了1B的荧光性质。X-射线粉末衍射研究表明稀土掺杂材料保持了骨架结构的晶体完整性。此外配合物1B对染料分子具有优异的吸附能力。三、构筑金属有机框架结构(MOFs)的桥联配体一般为羧酸类有机分子。于是我们设计合成了一系列羧酸类配体并对其结构进行了相应表征,并且对这些配体的合成路线进行了探索并使之得到优化。此外以2,2’-((5-羧基-1,3-亚苯基)双(氧基))二乙酸L2为桥联配体,有近红外发光的稀土离子为金属中心,采用溶剂热法合成了具有三维骨架结构的稀土配位聚合物C15H18NO10Ln,Ln=Er3+(2A),Tm3+(2B),Yb3+(2C),并测定了这些配合物的单晶结构,通过X-射线粉末衍射实验表征了批量样品的结构,此外我们还测试了这些聚合物的近红外发光性质。
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