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金属配位聚合物及超分子研究,涉及到无机、有机、固态化学及材料化学等诸多学科领域,而且集基础与应用研究于一体。近年来,这一领域成为国际无机化学、晶体化学和材料化学等学科的前沿课题。由于金属离子配位结构及有机配体结构丰富多彩,可以构建具有1D,2D和3D网络的配位聚合物,对这些新型体系结构和性能的研究不仅可以丰富合成化学的理论与实验研究,而且还将进一步拓展其在电子、光学、磁化学、催化以及生物模拟等诸多领域的广阔应用前景。
本论文追踪这一前沿展开工作,以超分子、配位金属聚合物及其功能性质为研究对象,通过分子设计和超分子自组装,合成新型配体和新颖结构的具有催化活性的功能配合物,并研究其组成一结构一性能关系,同时也为进一步设计和合成具有更高催化活性的功能配合物提供了新思维、新方法。在此基础上,提出本论文的设计思想。
第一章,在大量文献调研的基础上,详细综述了近年来有机一无机杂化型配位聚合物的研究进展及金属一有机骨架结构的设计、合成和性能的研究状况。
第二章,合成三个Schifr碱大环为配体(L<,1>,L<,3>,L<,5>),并以它们与金属离子Cu(Ⅱ),Ni(Ⅱ),Co(Ⅱ),Zn(Ⅱ)等形成的配合物作为有机构件在温和条件下组装成一系列有机一无机杂化型环类配位聚合物,并通过红外、元素分析等对其进行了表征,其中对[NiLl][Ni(CN)<,4>]·H<,2>O(A1),[NiL<,3>](SCN)<,2>·0.5H<,2>O(A2)进行了单晶结构解析。
第三章,以均苯三甲酸(BTC)取代简单无机配体,通过自组装合成了一个新的配位聚合物CO<,3>(BTC)<,2>·12H<,2>O(B),其结构经元素分析、红外光谱、热分析、单晶X-射线衍射等进行表征。该化合物是一个具有纳米通道的三维微孔超分子配合物。
第四章,以1,10-邻菲哕啉(phen)、均苯三甲酸(BTC)和过渡金属离子,通过自组装合成了三个具有纳米通道的三维微孔超分子配合物[Co(H<,2>O)<,6>][Co(phen)<,2>(H<,2>O)<,2>]<,2>·2BTC·21.5H<,2>O(C1),[Mn(H<,2>O)<,6>][Co(phen)<,2>(H<,2>O)<,2>]<,2>·2BTC·
18H<,2>O(C2), [Cu(H<,2>O)<,6>][Co(phen)<,2>(H<,2>O)<,2>]<,2>·2BTC·21.5H<,2>O(C3)。其结构经元素分析、红外光谱、热重分析(TGA)、单晶X-射线衍射等进行表征。同时还考察了它们对苯酚羟基化反应的选择性催化行为,结果表明,具有纳米微孔的超分子骨架结构对酚羟基化反应具有较高的催化活性,同时表现出优异的尺寸选择性和形状选择性催化行为,并初步探讨了其催化机理。