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随着有机化学和无机化学的快速发展,配合物研究已经成为无机化学、晶体化学和材料化学等学科的前沿课题。由于其结构的多样性和独特的性能可在分子吸附、催化、超导材料、光学材料和磁性材料等多个方面都有极好的应用前景,引起人们的热点研究。如何定向合成具有既定目标结构的配合物,最有效的途径之一是合理的选择、组装金属离子和设计好的有机配体。
本论文利用邻菲罗啉衍生物二吡啶[3,2-a:2,3-c]并吩嗪-2-羧酸(HDPPZC)、1,10-邻菲罗啉-5,6-二酮(DO)为有机配体,过渡金属离子为中心离子,辅以芳香多羧酸或者多金属氧酸盐,在水热条件下合成了六种新颖的配位聚合物,并且通过红外光谱、元素分析、热重分析、紫外-可见吸收光谱、X-射线单晶衍射和固态光致发光光谱对晶体结构进行了表征,并对其中一些配位聚合物的磁学性质和光催化性能进行了初步探究。主要研究结果如下:
1.以HDPPZC为含氮有机配体,在CuSO4·5H2O存在下通过水热方法成功合成了三维超分子配合物:[Cu(DPPZC)(SO4)(H2O)]2(1)。结构分析表明,配合物1为零维的结构单元,通过两种氢键作用连接为二维无限网状结构,再通过π-π堆积作用将配合物分子扩展成相应的三维超分子结构。在2-300 K温度范围内配合物1既显示铁磁作用,也显示反铁磁作用。
2.分别以HDPPZC和DO为含氮有机配体,均苯三甲酸(H3BTC)为第二配体,成功合成了两种配合物:[Ag(DO)(H2BTC)(H3BTC)]·5H2O(2)和[Pb2(BTC)(DPPZC)]n·2nH2O(3),结构分析表明,配合物2是零维的离散单元由氢键连接形成二维网格状结构,再通过π-π堆积作用形成三维超分子结构,配合物3是由均苯三甲酸连接铅离子形成双层结构,再通过层与层之间的DPPZC-连接组装成三维层柱状结构。以配合物3为光催化剂,对其光催化降解甲基紫溶液进行了研究。
3.分别以HDPPZC和DO为含氮有机配体,多金属氧酸盐(磷钨酸)为第二配体,分别与锌(Ⅱ)、铜(Ⅱ)和钴(Ⅱ)结合生成了三种配合物:[Zn2(DO)2(PW12O40)(H2O)2(Cl)2]·8H2O(4);[Co2(HDPPZC)4(Cl)2(H2O)2](PW12O40)·7H2O(5);[Cu2(HDPPZC)(DPPZC)(H2O)5](PW12O40)·4H2O(6)。其中配合物4是通过多酸阴离子的端氧连接形成的二维结构,配合物5是由零维离散结构通过氢键和π-π堆积形成二维超分子结构,而配合物6则是通过π-π堆积形成的一维链状结构。以配合物4和5为光催化剂,对其催化降解罗丹明B溶液进行了研究。