论文部分内容阅读
本论文从简单的芳香醛、酮类化合物出发,经由Aldol缩合反应和Krohnke吡啶合成反应,制备出一系列查尔酮类和2,4,6-三芳基吡啶类有机小分子发光材料,并可作为有效的有机配体用于构筑结构和功能多样的金属有机框架(MOFs)材料和配位聚合物(CPs)材料。三个位置异构的含咪唑并[1,2-a]吡啶基团(IP)的吡啶衍生物记作IP-2-Py,IP-3-Py,IP-4-Py,三个查尔酮型配体记作L1,HL2,HL3,三个刚性吡啶羧酸配体记作HL4,HL5,H2L6。共合成了 13 个MOFs/CPs材料,分别记作[ZnCl2(L1)2](1)、[Zn(L2)2]n(2)、[Zn(L3)2(H2O)]n(3)、[Cd(L3)2(H2O)]n(4)、[Mn(L3)2(H2O)4](5)、{[Zn(L4)2]·2DMF}n(6 or USTC-5)、{[Co(L5)2]·0.6DMA·1.5H2O}n(7 or USTC-2)、{[Zn(L5)2]·0.6DMA·1.5H2O}n(8 or USTC-3)、{[Co2(L6)2(H2O)]·0.6DMF·8H2O}n(9 or USTC-4)、[Cd(HL6)2]n(10)、[Zn(HL6)2]n(11)、[Co(HL6)2]n(12)、{[Ni(L6)(H2O)2]·H2O}n(13)。通过单晶X射线衍射、粉末X射线衍射、红外光谱、热重分析、元素分析等测试手段对材料的结构进行了表征,并探究了发光、磁性、荧光传感、刺激响应和气体吸附等性能。研究结果显示,三个吡啶衍生物具有酸碱蒸汽刺激下的磷光可逆变色性质,Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)配合物材料具有优异的光致发光性质,Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)配合物材料则显示出反铁磁性。此外,同为由H2L6配体构建的化合物9-13具有一维到三维不同的结构维度,是由反应溶剂的差异使配体产生不同的去质子化程度而造成的。USTC-2/3和USTC-4三个MOFs材料对N2和CO2气体表现出不同的吸附能力,可归因于贯穿/非贯穿网络结构的区别。USTC-5是具有独特超分子框架结构的MOF材料,显示出有趣的酸碱刺激响应的发光颜色可逆转变行为,以及对Fe3+,Cr2O72-,CrO42-,MnO4-四种离子与硝基苯分子的显著的荧光淬灭识别作用,可分别归因于超分子结构的可逆改变以及相近能量转移机理。通过本文研究,不仅合成了一系列在气体分离、环境监测、生物传感和分子器件等领域具有潜在应用价值的CO2/N2选择性吸附材料和荧光传感材料,还进一步诠释了材料的结构与性能之间的构效关系,对化学与材料科学的研究起到促进作用。