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胺基二膦酸类金属膦酸盐配位聚合物的设计合成、结构表征及性质研究

2020-12-03阅读(584)

胺基二膦酸类金属膦酸盐配位聚合物的设计合成、结构表征及性质研究

论文摘要

近年来,有关金属膦酸盐配位聚合物的研究已引起无机及材料化学家的极大兴趣,这主要归因于它们在催化、离子交换、质子传导、插入化学、光化学和材料化学等方面的潜在用途。本文利用低温水热合成技术,选用三种含有胺基的有机二膦酸RN（CH2PO3H2）2（R=-C3H7,-C6H11,-CH2C5H4N）,通过直接反应法和引入第二配体草酸成功的合成了21种未见文献报道的新型金属膦酸盐配位聚合物晶体材料,并利用X?射线单晶衍射、X?射线粉末衍射、IR光谱和TG?DTA分析对所合成材料的晶体结构及骨架热稳定性进行了研究。在所合成的21种金属膦酸盐配位聚合物中,配位的金属离子共10种,它们包括过渡金属Zn、Cd、Mn,主族金属Sn、Pb以及稀土金属La、Ce、Pr、Nd、Sm等。化合物中有机膦酸作为桥联配体通过功能性基团中的氧原子连接MOn多面体（M代表金属,n代表氧原子个数）形成二维层状或三维空旷骨架结构。所合成化合物的分子式如下:（1） Zn[（HO3PCH2）（O3PCH2）NHC3H7]（2） Cd2[（O3PCH2）2NC3H7]（3） Cd3.5[（O3PCH2）2NC3H7][（O3PCH2）（HO3PCH2）NC3H7]（4） Mn2[（（O3PCH2）2NHC3H7）（H2O）F]·H2O（5） Zn6[（O3PCH2）2NHC6H11]4·6H2O（6） Mn2[（（O3PCH2）2NHC6H11）（H2O）F]·H2O（7） Cd2.5[（（O3PCH2）2NC6H11）（H2O）2F]·H2O（8） Pb2[（O3PCH2）2NC6H11]·H2O（9） Sn3O[（O3PCH2）2NC6H11]（10） La[（（O3PCH2）（HO3PCH2）NHC6H11）Cl]（11）-（15） Ln[（（O3PCH2）2NHC6H11）（H2O）]·H2O （Ln = La, Ce, Pr, Nd, Sm）（16） Mn2[（（O3PCH2）2NHCH2C5H4N）（H2O）F]·H2O（17）-（21） Ln2[（（HO3PCH2）2NHCH2C5H4NH）（C2O4）3（H2O）]·3H2O （Ln = La, Ce, Pr, Nd, Sm）在所合成的21种金属膦酸盐配位聚合物中,化合物1?4为过渡金属Zn、Cd、Mn与有机膦酸配体N, N–二（亚甲基膦酸）丙胺直接反应获得。X?射线单晶衍射结果表明,这四个化合物均为二维层状结构。化合物5?15选用有机膦酸N, N–二（亚甲基膦酸）环己胺作配体,所选用的金属为过渡金属Zn、Cd、Mn,主族金属Sn、Pb以及稀土金属La、Ce、Pr、Nd、Sm。X?射线单晶衍射结果表明,化合物5为三维开放骨架结构,6?15具有二维层状结构。值得注意的是,化合物5的结构中包括两种不同方向的较大孔道。另外,选用有机膦酸N, N–二（亚甲基膦酸）–3–吡啶甲胺作配体,与过渡金属Mn直接反应得到化合物16,通过引入第二配体草酸与稀土金属La、Ce、Pr、Nd、Sm的氯化物反应合成了化合物17?21。X?射线单晶衍射结果表明,化合物16具有二维层状结构,17?21为三维空旷骨架结构。

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 金属膦酸盐配位聚合物概述
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.2.1 一维链状结构金属膦酸盐配位聚合物
  • 1.2.2 二维层状结构金属膦酸盐配位聚合物
  • 1.2.3 三维空旷骨架结构金属膦酸盐配位聚合物
  • 1.3 课题的提出
  • 第二章 实验部分
  • 2.1 原料与试剂
  • 2.2 仪器与测试
  • 2.2.1 元素含量的测定
  • 2.2.2 红外光谱分析（IR）
  • 2.2.3 热重与差热分析（TG─DTA）
  • 2.2.4 X-射线单晶衍射结构分析
  • 2.2.5 X-射线粉末衍射结构分析
  • 2.3 化合物的合成方法
  • 第三章 N, N–二（亚甲基膦酸）丙胺金属膦酸盐配位聚合物
  • 3PCH2）（O3PCH2）NHC3H7]的合成、晶体结构及性质研究'>3.1 二维层状Zn[（HO3PCH2）（O3PCH2）NHC3H7]的合成、晶体结构及性质研究
  • 3.1.1 实验部分
  • 3.1.2 结果与讨论
  • 2[（O3PCH2）2NC3H7] 的合成、晶体结构及性质研究'>3.2 层状Cd2[（O3PCH2）2NC3H7] 的合成、晶体结构及性质研究
  • 3.2.1 实验部分
  • 3.2.2 结果与讨论
  • 3.5[（O3PCH2）2NC3H7][（O3PCH2）（HO3PCH2）NC3H7]的合成、晶体结构及性质研究'>3.3 层状Cd3.5[（O3PCH2）2NC3H7][（O3PCH2）（HO3PCH2）NC3H7]的合成、晶体结构及性质研究
  • 3.3.1 实验部分
  • 3.3.2 结果与讨论
  • 2[（（O3PCH2）2NHC3H7）（H2O）F]·H2O 的合成、晶体结构及性质研究'>3.4 层状Mn2[（（O3PCH2）2NHC3H7）（H2O）F]·H2O 的合成、晶体结构及性质研究
  • 3.4.1 实验部分
  • 3.4.2 结果与讨论
  • 第四章 N, N–二（亚甲基膦酸）环己胺金属膦酸盐配位聚合物
  • 6[（O3PCH2）2NHC6H11]4·6H2O 的合成、结构表征及性质研究'>4.1 三维空旷骨架 Zn6[（O3PCH2）2NHC6H11]4·6H2O 的合成、结构表征及性质研究
  • 4.1.1 实验部分
  • 4.1.2 结果与讨论
  • 2[(（O3PCH2）2NHC6H11)（H2O）F]·H2O 的合成、结构表征及性质研究'>4.2 二维层状 MN2[(（O3PCH2）2NHC6H11)（H2O）F]·H2O 的合成、结构表征及性质研究
  • 4.2.1 实验部分
  • 4.2.2 结果与讨论
  • 2.5[(（O3PCH2）2NC6H11)（H2O）2F]·H2O 的水热合成、结构表征及性质研究'>4.3 层状Cd2.5[(（O3PCH2）2NC6H11)（H2O）2F]·H2O 的水热合成、结构表征及性质研究
  • 4.3.1 实验部分
  • 4.3.2 结果与讨论
  • 2[（O3PCH2）2NC6H11]·H2O 的合成、结构及性质研究'>4.4 层状Pb2[（O3PCH2）2NC6H11]·H2O 的合成、结构及性质研究
  • 4.4.1 实验部分
  • 4.4.2 结果与讨论
  • 3O[（O3PCH2）2NC6H11]的合成及结构研究'>4.5 层状Sn3O[（O3PCH2）2NC6H11]的合成及结构研究
  • 4.5.1 实验部分
  • 4.5.2 结果与讨论
  • 3PCH2）（HO3PCH2）NHC6H11)Cl] 的水热合成、结构表征及性质研究'>4.6 层状La[(（O3PCH2）（HO3PCH2）NHC6H11)Cl] 的水热合成、结构表征及性质研究
  • 4.6.1 实验部分
  • 4.6.2 结果与讨论
  • 3PCH2）2NHC6H11)（H20）]·H2O （Ln=La, Ce, Pr, Nd,5m）的合成、结构及性质研究'>4.7 层状稀土膦酸盐Ln[(（O3PCH2）2NHC6H11)（H20）]·H2O （Ln=La, Ce, Pr, Nd,5m）的合成、结构及性质研究
  • 4.7.1 实验部分
  • 4.7.2 结果与讨论
  • 第五章 N, N–二（亚甲基膦酸）–3–吡啶甲胺金属膦酸盐配位聚合物
  • 2[（（O3PCH2）2NHCH2C5H4N）（H2O）F]·H2O 的合成、结构表征及性质研究'>5.1 层状Mn2[（（O3PCH2）2NHCH2C5H4N）（H2O）F]·H2O 的合成、结构表征及性质研究
  • 5.1.1 实验部分
  • 5.1.2 结果与讨论
  • 2[（（HO3PCH2）2NHCH2C5H4NH）（C2O4）3（H2O）]·3H2O （Ln=La,Ce, Pr, Nd, Sm）的合成、晶体结构及性质研究'>5.2 三维网状 Ln2[（（HO3PCH2）2NHCH2C5H4NH）（C2O4）3（H2O）]·3H2O （Ln=La,Ce, Pr, Nd, Sm）的合成、晶体结构及性质研究
  • 5.2.1 实验部分
  • 5.2.2 结果与讨论
  • 结论与展望
  • 参考文献
  • 研究生期间发表论文
  • 致谢

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