可逆的阴离子的单晶到单晶转变诱导结构和性能的变化的研究

论文摘要

最近儿十年内,金属有机框架化合物引起了化学家的极大兴趣,不仅因为它们拥有可控的多样的结构,还因为它们有广泛的应用前景,如气体吸附,离子交换、催化、磁性和光学性能。在这些应用中,离子交换性能尤其引人注目,因为离子变换往往会伴随着结构的变化,这些结构的变化对化合物的性能的调节起着重要作用,交换前后的性质会发生巨大的变化,这对新材料的开发和应用提供了很大的帮助。首先,在80℃的水热条件下我们合成了蓝色的金属有机框架化合物{[Cu6（TTTMB）8（OH）4（H2O）6]·8（NO3）-34.5H2O}n（1）。1的拓扑符号为83·86·86,这种拓扑结构还未见报道。在1的大空腔中含有大量游离的硝酸根,而且1几乎不溶于KI溶液,这些为实现阴离子诱导的单晶到单晶转换提供了必要的前提。我们把1浸泡在KI水溶液中,5小时后变为蓝黑色。单晶衍射表明蓝黑色晶体为{[Cu6（TTTMB）8I3]·9I·26H2O}n（2）。2和1相比较,中心金属离子铜有不同配位模式,同时伴随着Cu2+…I-弱键的形成。1和2的XRD有明显的不同说明二者的结构不同。XPS证明了2中的铜为Cu2+。AFM进一步证明1到2是单晶到单晶的转换。X射线荧光和EDS都表明在2中含有大量的碘。红外光谱也证明硝酸根已经不存在于2中。把2浸泡在饱和的KNO3中,蓝黑色的2可以变为蓝色的晶体1’,X单晶衍射分析表明1和1’有同样的结构。1和1’红外光谱相同。这些进一步说明这个过程是一个由阴离子诱导的可逆的单晶到单晶的转换过程,同时伴随着结构的变化。我们对转换前后的性能进行研究,1和2的磁性表明,交换前后的磁性没有发生明显变化。但是二者的催化能力明显不同,1的催化活性远远高于2。这种阴离子的交换可以作为一种有前景的方法去调节晶体材料的结构和改善晶体材料的性能。其次,我们在水热的条件合成了一个二维孔道结构同聚合物[Zn2（SO4）（L）2（H2O）4] H2BTEC·3H2O （3）。将其放入Cu（NO3）2的水溶液一个月后,它们都转换为蓝色的晶体。单晶衍射表明蓝色晶体为[Cu2（TTTMB）2BTEC（μ-H2O）（H20）4]-7H2O（4）,三维网状结构。这是一个无限溶解再结晶的过程,即溶剂诱导的阳离子交换的结构转变从二维孔道的锌或隔聚合物转换为三维网状的聚合物。我们尝试用直接法得到了不同于4的聚合物[Cu3（TTTMB）2 （H2BTEC）3 （H2O）3]·3H2O（5）,也是一个三维的网状结构。与此同时,3的同构异质体[Cd2（SO4）（L）2（H2O）4] H2BTEC·3H2O （6）也发生同样的现象。最后,在水热的条件下,我们用不同金属盐与配体TTTMB和辅助配体2,6吡啶双酸合成了三个配合物：由氢键构筑的二维平面结构的[Cd（TTTMB） （DPC） （H2O）2]-2H2O （7）,含有纳米管结构的[Zn （TTTMB） （H2O）2] [Zn （DPC）2]·5H2O （8）和[Cu （TTTMB）（H2O）2] [Cu（DPC）2]·5H2O （9）。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 金属有机框架化合物
• 1.2 MOFs的研究现状
• 1.2.1 氢气吸附材料
• 1.2.2 在离子交换方面的潜在应用
• 1.2.3 在催化方面的应用
• 1.3 本课题的选题意义及取得的进展
• 1.3.1 选题意义
• 1.3.2 本课题的进展
• 第二章 可逆的单晶到单晶的转换诱导结构和性质的转变
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验材料和实验方法
• 2.2.2 MOFs的合成
• 2.2.3 催化反应
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 可逆的单晶到单晶的转变过程研究
• 2.3.2 合成后改造的研究
• 2.3.3 与硫氰根的交换
• 第三章 由溶液诱导的结构变化从二维孔道的锌配合物到三维网状铜配合物
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 3的结构描述
• 3.3.2 溶剂诱导过程描述
• 3.3.3 4结构描述
• 3.3.4 5的结构描述
• 第四章 1,3,5-三（三氮唑-1-甲基）-2,4,6-三甲基苯构筑的配合物的合成与结构
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.3 配合物的结构
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间已发表或待发表的论文