新型金属有机配位聚合物的设计合成、结构与性能研究

论文摘要

本论文依据晶体工程学原理,从配位聚合物的功能性出发,致力于研究金属有机配位聚合物的合成,拓扑结构和多功能性质。注意考察不同构型的有机配体和不同配位方式的金属中心对结构的调控作用,开发新型次级结构单元,以逐步实现具有良好功能特性的配位聚合物材料的半定向和定向合成。本论文选择不同特点的有机配体合成出十五种具有三维开放骨架结构的金属有机配位聚合物,对其进行了单晶结构解析,并研究了金属中心和开放骨架结构赋予这些材料在光学、储存以及吸附分离方面的性能。首先,我们利用较长的线性有机配体合成了一个具有三重贯穿结构的金属有机配位聚合物,良好的稳定性和孔道特点使其具备了气体吸附和分离的特性(第二章)。其次,基于拓扑学的分析,我们以设计合成的偶氮联苯四羧酸作为平面四节点次级结构单元,分别与金属铜离子、镉离子和锰离子,合成了三个具有NbO或PtS结构的金属有机配位聚合物,开放的三维骨架结构,使其成为潜在的储氢材料(第三章)。再次,为了实现真正的孔道可调性,我们采用“柱撑”策略,合成了一系列五个具有不同孔道大小,相同拓扑结构的金属有机配位聚合物(第四章)。最后,利用非对称的三四位吡啶二羧酸,与不同的含氮类配体,我们成功地构筑了六个具有新颖拓扑结构的金属有机配位聚合物(第五章)。本论文详细的阐述了上述金属有机配位聚合物的合成条件和方法、结构特点、荧光性质、以及储存和吸附分离性质。在丰富金属有机配位聚合物合成化学和结构化学的同时,为该材料的定向合成和性质开发积累了有价值的实验事实。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 第1节 配位聚合物相关术语介绍
• 第2节 配位聚合物的研究发展
• 1.2.1 配位聚合物的发展
• 1.2.2 配位聚合物的合成方法及影响因素
• 第3节 多功能的金属有机配位聚合物材料
• 1.3.1 气体储存材料
• 1.3.2 功能性分子材料
• 第4节 本课题选题的目的、意义和主要结果
• 1.4.1 本课题的选题目的和意义
• 1.4.2 本课题主要结果
• 参考文献
• 第二章三重贯穿稳定结构的金属有机配位聚合物
• 第1节 引言
• 第2节 化合物的合成与表征方法
• 2.2.1 化合物1 的合成
• 2.2.2 化合物1a和1b的合成
• 2.2.3 表征方法
• 第3节 X-射线单晶结构分析
• 2.3.1 晶体结构的测定和晶体学数据
• 2.3.2 结构描述
• 第4节 结构表征与性质研究
• 2.4.1 化合物1 的热稳定性分析
• 2.4.2 化合物1a的气体吸附和分离性质研究
• 2.4.3 化合物1b的气体吸附和分离性质研究
• 第5节 本章小结
• 附录
• 参考文献
• 第三章具有NbO和PtS拓扑结构的金属有机配位聚合物
• 第1节 引言
• 第2节 化合物的合成与表征方法
• 3.2.1 化合物2 的合成
• 3.2.2 化合物3 的合成
• 3.2.3 化合物4 的合成
• 3.2.4 表征方法
• 第3节 X-射线单晶结构分析
• 3.3.1 晶体结构的测定和晶体学数据
• 3.3.2 结构描述
• 第4节 结构表征与性质研究
• 3.4.1 化合物2-4 的热稳定性分析
• 3.4.2 化合物2 储氢性质研究
• 3.4.3 化合物2 和3 的荧光性质研究
• 第5节 本章小结
• 附录
• 参考文献
• 第四章柱撑类金属有机配位聚合物的设计合成
• 第1节 引言
• 第2节 化合物的合成与表征方法
• 4.2.1 化合物5 的合成
• 4.2.2 化合物6 的合成
• 4.2.3 化合物7 的合成
• 4.2.4 化合物8 的合成
• 4.2.5 化合物9 的合成
• 4.2.6 表征方法
• 第3节 X-射线单晶结构分析
• 4.3.1 晶体结构的测定和晶体学数据
• 4.3.2 结构描述
• 第4节 结构表征与性质研究
• 4.4.1 化合物5-9 的红外光谱分析
• 4.4.2 化合物5-9 的热重分析
• 4.4.3 化合物5-9 的粉末XRD分析
• 4.4.4 化合物5-9 的液体吸附性质研究
• 4.4.5 化合物5-9 的荧光性质研究
• 第5节 本章小结
• 附录
• 参考文献
• 第五章具有新颖拓扑结构的金属有机配位聚合物
• 第1节 引言
• 第2节 化合物的合成与表征方法
• 5.2.1 化合物10 的合成
• 5.2.2 化合物11 的合成
• 5.2.3 化合物12 的合成
• 5.2.4 化合物13 的合成
• 5.2.5 化合物14 的合成
• 5.2.6 化合物15 的合成
• 5.2.7 表征方法
• 第3节 X-射线单晶结构分析
• 5.3.1 晶体结构的测定和晶体学数据
• 5.3.2 结构描述
• 第4节 结构表征与性质研究
• 5.4.1 化合物10-15 的热重分析
• 5.4.2 化合物10 和12 的粉末XRD分析
• 5.4.3 化合物10 和12 的液体吸附性质研究
• 第5节 本章小结
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表论文
• 中文摘要
• ABSTRACT