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配位聚合物的研究在结构化学、分子美学、光物理、电化学、磁学、催化、分子识别、吸附、离子交换、气体储存、生物活性等领域都具有重要的理论意义和应用价值。含氮芳香羧酸配体因其配位方式多样,能与多种金属发生配位作用,其配位聚合物的研究倍受关注。
本文通过选择几种含氮芳香羧酸配体和金属离子,依据晶体工程学原理,利用水热合成方法成功地合成了几个系列具有一维,二维和三维结构的配位聚合物,对它们的结构和光学性质进行了研究。初步总结了含氮芳香羧酸配位聚合物的组装方法及其空间结构调控规律,探讨了部分配合物结构与性能的关系和规律。
全文共分五章:
第一章为绪论部分,简单介绍了配位聚合物研究的意义和应用,系统地综述了与本论文相关含氮芳香羧酸配体配合物的研究现状,对本论文工作的研究意义及创新点做了概述。
第二章制备了吡嗪—2,5—二羧酸(pzdcH2)配体,用该配体水热合成了10种稀土金属三维结构{[Ln(pzdC)1.5(H2O)3]∞0.5H2O}∞(Ln=Pr,1;Nd,2;Sm,3;Eu,4;Gd,5)、[Eu(pzdC)1.5(H2O)3]∞(6)和{[Ln2(pzdc)3(H2O)4]∞4H2O}∞(Ln=Tb,7;Er,8;Yb,9;Lu,10),1种稀土金属二维结构{[Lu(pzdc)(ox)0.5(H2O)2]·2H2O}∞(11)和1种过渡金属三维结构[Cd(pzdc)]∞(12)等配位聚合物,其中配合物1—6同构,稀土金属为9配位,具有平行四边形微孔,孔径约为8.0×16.3 A(62.6°)。配合物7—10同构,稀土金属也为9配位,具有蜂窝型中孔,孔径约为8.0×8.0×7.9 A。配合物11中的草酸根(OX2—)可能来源于pzdcH2在水热条件下的分解,Lu表现出8配位,晶体呈二维砖墙结构。配合物12为Cd的三维结构,不含任何溶剂水,是一种新的三节点网络拓扑结构。光学性研究表明,配合物除1,2,9外,其它都表现出强烈的荧光。
第三章制备了配体2,2’:6’,2”—三联吡啶—4’—对苯甲酸(Hbatpy),测定了单晶结构,并用其与过渡金属反应,得到了5种零维配合物[Ni(batpy)2](13),[Cu(batpy)2](14),[Fe(batpy)2](15),[Ru(batpy)2]Cl·4H2O(16),[Cu(Hbatpy)Cl2]·2H2O(17),和1种一维双链结构配合物{[Mn(batpy)2]·2H2O}∞(18)。
第四章基于水杨酸合成了3—醛基水杨酸(3—fsaH2)、5—醛基水杨酸(5—fsaH2)、3—(2—苯并咪唑基)水杨酸(3—bisaH2)和5—(2—苯并咪唑基)水杨酸(5—bisaH2),并测定了5—fsaH2和5—bisaH2的单晶结构。用5—醛基水杨酸(5—fsaH2)跟乙酸铜合成了一维单链配合物[Cu(5—fsa)·2H2O]∞(19),其中铜为平面四边形配位;用5—醛基水杨酸(5—fsaH2)和4,4’—联吡啶跟乙酸锌合成了一维单链配合物[Zn(5—fsa)0.5(4,4’—bpy)]∞(20),其中锌为四面体配位;用3—(2—苯并咪唑基)水杨酸(3—bisaH2)跟高氯酸钴合成了单分子二核钴配合物[Co2(3—bisa)(3—bisaH2)(H2O)(DMF)]·3H2O·2DMF(21),其中钴为八面体配位。
第五章对本论文工作进行了较全面的总结,归纳得到了结论,提出了展望。