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银离子可以呈现四种氧化态,零价,一价,二价和三价,其中一价银化合物最为常见。一价银离子的电子构型为[Kr]4d105s0,属于闭壳层的电子构型,其配位数可以从二配位到八配位变化。另外,几何上临近的一价银离子由于5s和5p轨道能级与4d轨道能级接近,因此它们彼此倾向形成银银弱的作用,被称为“亲银作用”。正是由于银离子与众不同的特点,使得含银功能配位聚合物及簇合物的组装,调控及光电性质研究已经成为当今化学研究中最活跃的研究热点之一。
本论文的主要内容如下:
一、两个系列的含银配位聚合物的组装和调控。(1)利用不同的阴离子,合成了三个银/氨基吡嗪配位聚合物(1-3),另外通过引入多功能的羧酸配体得到七个银/氨基吡嗪/羧酸配位聚合物(4-10)。(2)针对银/氨基嘧啶/羧酸体系,我们利用混合配体策略合成了二十个配位聚合物(11-30)。晶体结构分析显示,阴离子,辅助配体的引入以及取代基对于含银的配位聚合物的结构有重要的影响。
二、含银配合物中水簇的合成及结构。(1)利用不同的二羧酸合成了两个银/4,4’-联吡啶/羧酸配位聚合物(31-32),发现其中包含一个少见的七核水簇。(2)利用六核银金属配体得到一个杂金属超分子化合物(33),发现其中包含一个皇冠状的九核水簇。晶体分析表明,水簇的结构与所形成的主体金属有机框架的晶格孔洞有密切的关系。
三、基于银簇的杂金属配合物的合成及结构。(1)利用六核银金属配体,液液扩散法获得两个杂金属配位聚合物(34-35)。(2)利用九核银金属配体,室温下搅拌得到四个杂金属配合物(36-39)。结构分析表明,不同巯基羧酸配体可形成不同核数的银簇,并且第二金属的引入对产物的结构和发光性能都有显著的影响。
四、含二价银和零价银的配合物的合成及结构。(1)利用氧化法合成了一个含二价银中心的银/吡嗪配位聚合物(40)。作为比较,在无氧化剂的情况下,得到一个简单的纯一价银/吡嗪配位聚合物(41)。(2)表征了一个三十四核的高核银簇(42),并对其形成机理进行分析。结构分析显示,该高核银簇中含有一个罕见的由六个零价银组成的中性八面体内核。同时我们也捕获到一个氧化副产物(43),为证明整个体系的氧化还原细节提供了依据。由于此化合物的形成涉及到空气中的二氧化碳,因为我们也在氮气氛下培养晶体得到一个银/嘧啶/双二苯基膦的混合配体的四核银(44)。
此外,我们对化合物(1-40)表征了它们的室温荧光性质并对发光过渡态进行了分析。对化合物(2,10和40)进行了电导率测试,表明它们均具有半导体的性质。