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配位聚合物作为超分子化学的重要研究主体之一,是晶体工程应用于设计合成新颖超分子化合物的具体表现,它不仅具有结构上的美学价值,而且在吸附、催化、磁学和光学等方面展现出广阔的应用前景。物质的性质是由固体本身晶格堆积及空间对称性决定的,为此对功能性配位化合物的结构、性质以及两者之间的相关性研究已经成为配位化学的一个热点。CN-,SCN-和五元杂环四氮唑配体,因其强的配位能力和灵活多变的配位模式,加上它们丰富的π电子可大大提高光电子传输和磁传递作用,在构筑磁性材料、荧光材料、非线性光学材料、分子导线、电子开关等功能材料方面具有明显的优势,因此,备受配位化学家们的青睐。本论文的研究重点主要是利用晶体工程的方法,选用合适的模板、位阻配体和CN-、SCN-、四氮唑配体,与金属离子组装成具有新颖结构的配位聚合物,并对这些配位聚合物的荧光,磁学等性质以及结构与性质之间的关系进行了系统深入地探索。本研究分为五个部分:
第一章,介绍了本文的相关研究背景,概述了配合物的研究意义和最新动态,阐述了本论文的选题依据、重点和意义以及取得的主要成果。
第二章,介绍了本课题研究过程中用到的相关实验试剂和实验仪器等。
第三章,CN-在CuCN/AgCN为基的配位聚合物的合成、晶体结构和性能研究。将无水无氧技术与溶剂热反应法相结合,分别获得了2个卤氰合亚铜配位聚合物,[Et4N][Cu2(CN)2Br](1)和[Et4N][Cu3(CN)2Br](2),2个卤氰合银配位聚合物,[Et4N]3[Ag6(CN)344Br556](3)和[Pp4N]3[Ag8(CN)4I7](4),以及两个不含卤素的d10金属氰根配位聚合物,[Pp4N][Cu2(CN)3](5)和[Pp4N][Ag2(CN)3](6),这些化合物表现出二维格子状、三维类沸石分子筛等新颖结构特征。研究表明这类化合物都具有高强度、长寿命的荧光,是良好的潜在荧光材料。研究还发现我们的反应体系很容易形成亚铜或银卤素簇,主要是由于卤素离子很容易进攻CuCN或AgCN的一维链状结构中的低配位点Cu或Ag离子所致,因此,它为合成具有新颖结构和性能的d10金属簇化物提供了一个新方法。
第四章,CN-和SCN-混合基合亚铜类配位聚合物的合成、晶体结构和性能研究。在水热条件下,获得了3个结构新颖的CN-和SCN-混合框架的亚铜类配位聚合物,并对它们的固体荧光性质进行了深入地探索。其中化合物[Me4N][Cu2(CN)2(SCN)](7)和[Bu4N][Cu3(CN)3(SCN)](9)都是具有二维隧道的三维手性聚合物,而[Et4N][Cu2(CN)(SCN)2](8)是二维格子状聚合物。研究表明化合物的结构主要取决于SCN-基的配位方式,而与有机胺模版没有很大关系。这种结合两种或两种以上共轭小分子于同一聚合物的体系,为设计和合成结构新颖、性能独特的新型功能性配合物提供了新思路。
第五章,四氮唑衍生物配位聚合物的设计合成和晶体结构和性能研究。采用溶剂热法,利用具有一定柔性的双唑环四氮唑(H2BTA)为配体,获得了4个Mn(Ⅱ)配位聚合物和两个Zn(Ⅱ)配位聚合物。BTA丰富的配位方式和多样化的酸碱态(H2bta,Hbta1-,bta2-,bta3-)使得这些化合物表现出从一维链状、二维层状到三维的多变结构特征。其中化合物Mn2(bta)2(H2O)7·H2O(10)和Mn7(bta)6(H2O)13·H2O(11)都表现反铁磁相互作用,化合物[Mn3(Hbta)4(μ2-OH)2(H2O)·2H2O(12)是反铁有序TN温度为4.5K,而Mn(bta)(H2O)(13)则是首例同时具有自旋倾斜和自旋翻转的四氮唑基配位聚合物。研究表明化合物Zn2(bta)2(H2O)7·H2O(14)和Zn3(bta)2(H2O)4·H2O(15)的荧光均来自于BTA配体的发射。