光功能多羧酸超分子体系的分子设计及晶体工程学探索

论文摘要

晶体工程的概念自从提出以来渐渐的发展成为一门独立的学科，并且扩展到了整个材料领域，当今又扩展到了配位化学和超分子化学的研究领域。具有光能能的超分子聚集体与材料和晶体工程密切相关，是目前国际上非常活跃的研究领域。本论文工作设计合成了一种具有良好光学性质的二羧酸配体，将其与各种无机盐结合，形成具有不同结构和性质的超分子聚集体，既发挥有机无机杂化的优势，又运用了晶体工程的研究方法，期望得到性能优良的发光材料。主要研究内容具体如下：1．在充分调研文献的基础上详细地综述了功能性多枝羧酸的晶体学工程研究进展。2．合成了新型的刚性咔唑二酸配体：9-乙基-3，6-咔唑二甲酸（L1）。通过红外光谱、核磁共振谱和质谱等方法对其结构进行了表征。光学性质的测试表明它具有很好的发光性质。3．在水热合成的条件下，系统研究了配体L1，在刚性或柔性第二配体存在下，与不同金属盐形成自组装体系的晶体结构及结构—性质相关性：（1）将合成的L1和Cd（NO3）2进行自组装，形成了链状结构，链状结构通过氢键和π-π堆积形成二维孔洞的超分子结构；在此体系中加入刚性的phen配体，形成锯齿状结构，通过氢键和π-π堆积形成二维孔洞的超分子结构；当在此体系中加入柔性的bipy配体后，形成了二维的格子结构，通过π-π堆积形成三维孔洞的超分子结构。（2）将L1和MnCl2在水热合成的条件下进行自组装，与L1和Cd（NO3）2形成的晶体结构相似，形成链状结构，再通过氢键和π-π堆积形成二维孔洞的超分子结构。（3）将L1和Zn（NO3）2、四氮杂大环在水热的条件下进行自组装，它们的基本结构通过π-π堆积形成二维的超分子孔洞结构。（4）将L1和bipy在常温下进行超分子自组装，通过氢键和π-π堆积形成了二维结构的超分子聚集体。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 晶体工程
• 1.1.2 配位化学的进展
• 1.1.3 从配位化学到超分子化学
• 1.2 多羧酸超分子体系的研究概况
• 1.2.1多枝羧酸的配位模式
• 1.2.1.1 羧酸与过渡金属的配合物
• 1.2.1.2 羧酸与稀土金属的配合物
• 1.2.1.3 羧酸与过渡金属和稀土金属混配的配合物
• 1.2.2 多枝羧酸的超分子化学
• 1.2.3 羧酸类配合物的功能
• 1.2.3.1 气体存储
• 1.2.3.2 纳米材料的制备
• 1.2.3.3 催化
• 1.2.3.4 发光材料
• 1.2.3.5 磁性材料
• 1.2.4 羧酸配合物的合成方法
• 1.2.4.1 常规溶液反应法
• 1.2.4.2 水热和溶剂热法
• 1.2.4.3 溶胶-凝胶法
• 1.3 选题依据和目的
• 1.3.1 配体的选择
• 1.3.2 合成方法的选择
• 参考文献
• 第二章 功能性咔唑二羧酸配体的合成、表征与性质研究
• 2.1 咔唑二羧酸配体的合成、表征及性质研究
• 2.1.1 试剂与仪器
• 2.1.2 9-乙基-3,6-咔唑二甲酸的合成
• 2.1.3 配体的线性光学性质的研究
• 2.3.1.1 实验仪器
• 2.1.3.2 测试条件
• 2.1.3.3 紫外可见光谱
• 2.1.3.4 单光子荧光光谱
• 2.1.3.5 单光子荧光量子产率
• 2.2 功能性咔唑二酸配合物的合成、表征及性质研究
• 2.2.1 实验部分
• 2.2.1.1 试剂、实验仪器及条件
• 2.2.1.2 配合物的合成
• 2.2.1.3 晶体数据的采集和结构修正
• 2.2.2 晶体结构讨论
• 2.2.2.1 配合物 1 的晶体结构
• 2.2.2.2 配合物 2 的晶体结构
• 2.2.2.3 配合物 3 的晶体结构
• 2.2.2.4 配合物 4 的晶体结构
• 2.2.2.5 配合物 5 的晶体结构
• 2.2.2.6 超分子聚集体 6 的晶体结构
• 2.2.3 红外光谱的讨论
• 2.2.4 热分析
• 2.2.5 光致发光性质
• 参考文献
• 附录: 攻读硕士学位期间发表的和即将发表的论文
• 致谢