2,5-二羥基-1,4-對(duì)苯二甲酸金屬-有機(jī)配位聚合物的合成,晶體結(jié)構(gòu)和性能研究.pdf

1、金屬-有機(jī)配位聚合物是有金屬離子和多功能有機(jī)配體組合而成的,它在光電功能材料、氣體存儲(chǔ)材料、磁性材料以及催化等諸多領(lǐng)域都表現(xiàn)出了誘人的的應(yīng)用前景。它的研究涉及到無(wú)機(jī)配位化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、晶體化學(xué)及材料化學(xué)等諸多領(lǐng)域,已成為當(dāng)今化學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。有機(jī)配體的分子結(jié)果富于變化,而無(wú)機(jī)離子具有豐富的光學(xué),電學(xué)和磁學(xué)性能,因此,金屬-有機(jī)配位聚合物既能夠表現(xiàn)出有機(jī)物的特點(diǎn)又具有無(wú)機(jī)物的性能。
　　本論文選擇了一個(gè)既含有羧酸基團(tuán)又含有羥基

2、基團(tuán)的2,5-二羥基-1,4-對(duì)苯二甲酸(H4-DHBDC)有機(jī)配體,利用它與鑭系金屬離子反應(yīng)合成了11個(gè)金屬-有機(jī)配位聚合物。(a)鑭系金屬離子與2,5-二羥基-1,4-對(duì)苯二甲酸有機(jī)配體在DMF為溶劑的反應(yīng)條件下合成了5個(gè)異質(zhì)同晶的,結(jié)構(gòu)新穎的配合物:{[Ln2(H2-DHBDC)3(DMF)4](DMF)2}n(Ln=La(1)，Nd(2)，Sm(3)，Gd(4)，Er(5))。(b)鑭系金屬離子與2,5-二羥基-1,4-對(duì)苯二甲

3、酸有機(jī)配體在水熱條件下合成了6個(gè)新穎的配合物:(6)--(7)[Ln(H2-DHBDC)1.5(H2O)2]n(Ln=La(6)，Pr(7))(8){[Nd(H2-DHBDC)1.5(H2O)3](H2O)}n(9){[Eu(H2-DHBDC)(NO3)(H2O)4](H2O)2}n(10)--(11){[ Ln2(H2-DHBDC)2(DHBDC)0.5(H2O)3](H2O)4}n(Ln=Gd(10)，Dy(11))。這些配合物的結(jié)

4、構(gòu)從一維鏈到二維層結(jié)構(gòu),再到三維骨架結(jié)構(gòu),它們共有4種不同的晶體結(jié)構(gòu),本論文對(duì)所有的金屬-有機(jī)配位聚合物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征如單晶X-射線(xiàn)衍射和紅外光譜,同時(shí)還對(duì)部分配合物的吸附性能、磁性和熱穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。
　　本論文分為四個(gè)部分:第一章為前言,簡(jiǎn)要介紹了金屬-有機(jī)配位聚合物以及金屬-有機(jī)配位聚合物的最新研究進(jìn)展。第二章介紹了5個(gè)異質(zhì)同晶的配合物:{[Ln2(H2-DHBDC)3(DMF)4](DMF)2}n(Ln=La(1)，Nd

5、(2)，Sm(3)，Gd(4)，Er(5))的合成方法,描述了它們的晶體結(jié)構(gòu),分析了它們的物理性能。配合物{[Ln2(H2-DHBDC)3(DMF)4](DMF)2}n包含一個(gè)雙核的Ln2(COO)6簇結(jié)構(gòu),并通過(guò)?C6H5(OH)2?連接成了三維的結(jié)構(gòu)。在該三維結(jié)構(gòu)中存在著一維的開(kāi)放孔道,在孔道中包含有游離的和配位的DMF分子。同時(shí)我們對(duì) Gd(4)進(jìn)行了氣體吸附試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)除掉溶劑分子的Gd(4)對(duì) CO2具有吸附性,但是對(duì) N2沒(méi)有

6、吸附效果, 因此是一個(gè)潛在的氣體分離的材料。Gd(4)的磁性研究表明,Gd3+之間為反鐵磁性的相互作用。我們還對(duì)以上5個(gè)配合物進(jìn)行了粉末衍射(PXRD)的研究。第三章對(duì)鑭系金屬離子與2,5-二羥基-1,4-對(duì)苯二甲酸有機(jī)配體在水熱條件下合成了6個(gè)結(jié)構(gòu)新穎的配合物:(6)--(7)[Ln(H2-DHBDC)1.5(H2O)2]n(Ln=La(6)，Pr(7))(8){[Nd(H2-DHBDC)1.5(H2O)3](H2O)}n(

7、9){[Eu(H2-DHBDC)(NO3)(H2O)4](H2O)2}n(10)--(11){[ Ln2(H2-DHBDC)2(DHBDC)0.5(H2O)3](H2O)4}n(Ln=Gd(10)，Dy(11))。配合物L(fēng)n=La(6)和Pr(7)為異質(zhì)同晶的三維結(jié)構(gòu)其中包含著獨(dú)特的一維管狀孔道。Nd(8)和Eu(9)分別為二維層狀結(jié)構(gòu)和一維Z字形鏈狀結(jié)構(gòu),它們通過(guò)氫鍵的作用形成了三維的超分子結(jié)構(gòu)。Gd(10)和Dy(11)為異質(zhì)同晶的

8、三維結(jié)構(gòu),在這兩個(gè)配合物中,羧酸基團(tuán)橋連金屬離子形成了一個(gè)包含???O–Dy–O–Dy–O???無(wú)限鏈的金屬-羧酸棒狀的次級(jí)構(gòu)筑單元,金屬-羧酸棒狀的次級(jí)構(gòu)筑單元通過(guò)苯環(huán)的連接形成了三維結(jié)構(gòu)。我們對(duì)配合物Pr(7),Nd(8),Gd(10)和Dy(11)進(jìn)行了磁性的測(cè)定,并對(duì)磁學(xué)性能進(jìn)行了分析。除此之外我們對(duì)所有的配合物進(jìn)行了元素分析,熱重分析,紅外光譜分析。同時(shí)對(duì)Nd(8),Eu(9),Gd(10)和Dy(11)進(jìn)行了粉末衍射(PXR