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

1、金屬-有機配位聚合物是有金屬離子和多功能有機配體組合而成的,它在光電功能材料、氣體存儲材料、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。它的研究涉及到無機配位化學(xué)、有機化學(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)域的熱點之一。有機配體的分子結(jié)果富于變化,而無機離子具有豐富的光學(xué),電學(xué)和磁學(xué)性能,因此,金屬-有機配位聚合物既能夠表現(xiàn)出有機物的特點又具有無機物的性能。
　　本論文選擇了一個既含有羧酸基團又含有羥基

2、基團的2,5-二羥基-1,4-對苯二甲酸(H4-DHBDC)有機配體,利用它與鑭系金屬離子反應(yīng)合成了11個金屬-有機配位聚合物。(a)鑭系金屬離子與2,5-二羥基-1,4-對苯二甲酸有機配體在DMF為溶劑的反應(yīng)條件下合成了5個異質(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-對苯二甲

3、酸有機配體在水熱條件下合成了6個新穎的配合物:(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),本論文對所有的金屬-有機配位聚合物進行了結(jié)構(gòu)表征如單晶X-射線衍射和紅外光譜,同時還對部分配合物的吸附性能、磁性和熱穩(wěn)定性進行了研究。
　　本論文分為四個部分:第一章為前言,簡要介紹了金屬-有機配位聚合物以及金屬-有機配位聚合物的最新研究進展。第二章介紹了5個異質(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包含一個雙核的Ln2(COO)6簇結(jié)構(gòu),并通過?C6H5(OH)2?連接成了三維的結(jié)構(gòu)。在該三維結(jié)構(gòu)中存在著一維的開放孔道,在孔道中包含有游離的和配位的DMF分子。同時我們對 Gd(4)進行了氣體吸附試驗,發(fā)現(xiàn)除掉溶劑分子的Gd(4)對 CO2具有吸附性,但是對 N2沒有

6、吸附效果, 因此是一個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。我們還對以上5個配合物進行了粉末衍射(PXRD)的研究。第三章對鑭系金屬離子與2,5-二羥基-1,4-對苯二甲酸有機配體在水熱條件下合成了6個結(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),在這兩個配合物中,羧酸基團橋連金屬離子形成了一個包含???O–Dy–O–Dy–O???無限鏈的金屬-羧酸棒狀的次級構(gòu)筑單元,金屬-羧酸棒狀的次級構(gòu)筑單元通過苯環(huán)的連接形成了三維結(jié)構(gòu)。我們對配合物Pr(7),Nd(8),Gd(10)和Dy(11)進行了磁性的測定,并對磁學(xué)性能進行了分析。除此之外我們對所有的配合物進行了元素分析,熱重分析,紅外光譜分析。同時對Nd(8),Eu(9),Gd(10)和Dy(11)進行了粉末衍射(PXR