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溶剂热条件下新型金属有机配位聚合物的合成、结构和性能研究

作　者: 王刚
导　师: 宋天佑；王莉
学　校: 吉林大学
专　业: 无机化学
关键词: 金属有机配位聚合物 次级结构单元 晶体结构 拓扑分析 氮气吸附 荧光 稀土
分类号: O641.4
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本论文致力于研究溶剂热条件下金属有机配位聚合物的合成,并研究金属中心和开放骨架结构共同作用赋予这些材料在荧光和气体吸附方面的性能。由于稀土元素在荧光方面的特殊性能,选择稀土金属作为功能性的金属中心与有机羧酸类配体(1,3-间苯二甲酸、5-硝基间苯二甲酸和2,6-萘二羧酸)构筑了新型稀土金属有机羧酸骨架材料。由于溶剂热方法在合成孔材料方面具有独特的优势,并且稀土元素在温和的溶剂热条件下较易和羧酸配位,选择60℃作为溶剂热的合成温度,用DMF作为主要的有机溶剂。以前报道的稀土孔材料在溶剂热条件下的合成主要可以分为无模板剂的自组装和柔性有机胺为模板剂的组装两种,这里选用刚性的4,4-联吡啶为模板剂进行晶体的自组装。在第二章中,介绍了由稀土和间苯二甲酸形成的一维无限棒状次级结构单元构筑的三维金属有机骨架结构,该结构具有一维六边形孔道。在第三章,选择5-硝基间苯二甲酸作为配体,构筑了双核次级结构单元的三维金属有机骨架结构。稀土的双核结构以八面体的形式和“V”型配体相连,形成三维骨架结构。因为硝基取代的位阻作用,从第二章的棒状次级结构单元转变为双核的次级结构单元。第四章介绍了由简单的“V”型配体间苯二甲酸和钇形成的复杂的三重螺旋结构。同时介绍了用2,6-萘二羧酸和稀土铕形成的三维孔结构。在研究合成稀土孔材料之外,第五章介绍了在溶剂热条件下,合成锌和苯并三氮唑构筑的纳米尺度的九核零维结构,并在溶剂热条件下用该晶体和对苯二甲酸获得了具有Paddle-wheel构筑基元的二维层状结构。同时还介绍了该晶体与间苯二酸和4,4-联吡啶形成的二维结构,因为配位模式的限制导致互插的二维层之间没有π-π共轭作用。本论文在溶剂热条件下合成了上述配位聚合物、分析了它们的结构特点、讨论了它们的荧光性质和氮气吸附性质。这些材料对金属配位聚合物合成与结构研究有着一定的意义,同时为合成稀土孔和螺旋结构,用晶体转化合成等积累了有参考价值的实验事实。

全文目录


内容提要  4-9
第一章 绪论  9-62
  第一节 配位聚合物的基本概念介绍  10-12
  第二节 配位聚合物的研究历史和发展过程  12-22
  第三节 配位聚合物的合成方法和设计合成  22-33
    1.3.1 配位聚合物的合成方法  22-24
    1.3.2 配位聚合物的设计合成  24-33
  第四节 配位聚合物的应用  33-48
    1.4.1 气体储存材料  33-38
    1.4.2 非线性光学材料  38-40
    1.4.3 分子磁体  40-42
    1.4.4 手性拆分和催化  42-45
    1.4.5 荧光传感材料  45-48
  参考文献  48-62
第二章 一维棒状次级结构单元构筑的稀土金属有机骨架材料  62-81
  第一节 引言  62-63
  第二节 化合物的合成与表征  63-64
    2.2.1 稀土硝酸盐RE(NO_3)_3·nH_2O 的制备  63
    2.2.2 化合物1-3 的合成  63-64
    2.2.3 表征方法  64
  第三节 X-射线单晶结构分析  64-68
    2.3.1 晶体结构的测定和晶体学数据  64-65
    2.3.2 结构描述  65-68
  第四节 性能表征  68-74
    2.4.1 化合物1、2 和3 的热稳定性研究  68-71
    2.4.2 红外光谱研究  71-72
    2.4.3 固体荧光性能  72-73
    2.4.4 化合物1 的N2吸附性质研究  73-74
  本章小结  74-75
  附录  75-78
  参考文献  78-81
第三章 八面体次级结构单元构筑的稀土金属有机羧酸骨架材料  81-103
  第一节 引言  81-83
  第二节 化合物的合成与表征  83-84
    3.2.1 稀土硝酸盐RE(NO_3)_3·nH_2O 的制备  83
    3.2.2 化合物4-6 的合成  83
    3.2.3 表征方法  83-84
  第三节 X-射线单晶结构分析  84-90
    3.3.1 晶体结构的测定和晶体学数据  84
    3.3.2 结构描述  84-90
  第四节 性能表征  90-95
    3.4.1 化合物4、5 和6 的热稳定性研究  90-94
    3.4.2 红外光谱研究  94
    3.4.3 固体荧光性能  94-95
  本章小结  95-97
  附录  97-100
  参考文献  100-103
第四章 二维混合螺旋和三维孔稀土金属有机骨架材料  103-132
  第一节 引言  103-105
  第二节 化合物的合成与表征  105-106
    4.2.1 稀土硝酸盐[RE(NO_3)_3·nH_2O]的制备  105
    4.2.2 化合物7 和8 的合成  105
    4.2.3 化合物8 的活化物和活化物的金属离子吸附物合成  105-106
    4.2.4 表征方法  106
  第三节 X-射线单晶结构分析  106-116
    4.3.1 晶体结构的测定和晶体学数据  106-107
    4.3.2 结构描述  107-116
  第四节 性能表征  116-125
    4.4.1 化合物7 和8 的热稳定性研究  116-120
    4.4.2 红外光谱研究  120-121
    4.4.3 化合物8 的固体荧光性能  121-124
    4.4.4 化合物8 的N_2吸附性质研究  124-125
  本章小结  125-127
  附录  127-129
  参考文献  129-132
第五章 由纳米尺度的九核锌簇转晶构筑二维层状化合物  132-154
  第一节 引言  132-133
  第二节 化合物9-11 的合成与表征  133-134
    5.2.1 化合物9 的合成  133
    5.2.2 化合物10 的合成  133
    5.2.3 化合物11 的合成  133
    5.2.4 表征方法  133-134
  第三节 X-射线单晶结构分析  134-142
    5.3.1 晶体结构的测定和晶体学数据  134
    5.3.2 结构描述  134-142
  第四节 性能表征  142-147
    5.4.1 化合物9、10 和11 的热稳定性研究  142-145
    5.4.2 红外光谱研究  145-147
  本章小结  147-149
  附录  149-151
  参考文献  151-154
致谢  154-155
攻读博士学位期间发表论文  155-156
中文摘要  156-159
Abstract  159-161

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 结构化学 > 络合物化学（配位化学）
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