简析一种新型三维锌钠双金属配合物的水热合成及晶体结构

金鑫

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西安文理学院 化学与化学工程学院,陕西西安 710065)

简析一种新型三维锌钠双金属配合物的水热合成及晶体结构

金鑫

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西安文理学院 化学与化学工程学院,陕西西安 710065)

本文利用水热法,合成了一种新型的三维锌钠双金属配合物,并利用X-射线单晶衍射仪,对其晶体结构进行了测定。

新型三维锌钠双金属配合物 水热合成 晶体结构

在科学技术不断发展的今天，各种新的仪器设备等不断得到应用，对于材料也提出了更高的要求。金属有机配位聚合物在许多领域得到了广泛的应用，发挥着日益重要的作用，因此也成为了配位化学研究的关键之一。作为合成金属有机配位聚合物的最佳选择，以草酸为代表的羧酸配体引起了相关科研人员的重视，这里主要对一种新型的三维锌钠双金属配合物的水热合成及晶体结构进行了分析和研究。

1 实验设计

水热合成，是指在温度为100-1000℃、压力为1MPa-1GPa条件下，利用水溶液中物质的化学反应进行的合成，由于在亚临界和超临界的水热条件下，反应处于分子水平，反应性提高，因此水热反应可以替代某些高温固相反应，可以创造出其它方法无法制备的新化合物和新材料。

1.1 试剂与仪器

选择分析纯试剂作为实验试剂，日产JASCOFT-IR/480红外光谱仪，在相应的范围内，利用KBr压片技术，对配合物的红外光谱进行测定。同时，仪器设备还包括Bruker Smart CCD单晶衍射仪，石墨单色化Mo Kα射线为光源，以及进行元素分析的Perkins-Elmer 2400Ⅱ元素分析仪。

1.2 配合物合成

以15mL蒸馏水、10mL乙醇，融合草酸(0.135g，1.5mmoL)以及六水合硝酸锌(0.302g，1mmoL)，充分混合后，将混合容易放在容积为30mL的反应釜中，加入2.0moL·L-1NaOH溶液，将混合溶液的PH值调节到6左右，经密封处理后，放入程控烘箱，加热到150℃，并保持温度持续加热72h，然后将其取出冷却至室温，经过滤后，可以得到无色块状晶体，其产率约为48.7%。所得金属配合物C3H2O7MnNa中，元素的理论值为：C，15.11%，H，0.85%;而分析实验值为：C，15.22%，H，0.83%。

1.3 晶体结构测定

在过滤得到的晶体中，选择尺寸为0.25nm×0.21nm×0.20nm的样品，利用Bruker SMART CCD单晶衍射仪进行衍射实验，在室温296(2)K的环境下，使用Mo Kα射线(λ＝0.071073nm)，以ψ-ω的扫描方式，在2.60≤θ≤25.00°的范围内，对所有衍射点进行收集。然后，根据收集到的数据，利用直接法可以解出相应的晶体结构。其中，氢原子均为理论加氢，参照相应的晶体学数据，可以得出配合物的氢键键长以及键角。

2 结果与讨论

对于实验结果的讨论，主要包括两个方面的内容：

2.1 红外光谱

通过红外光谱可以看出，在3380cm-1的位置，存在着强度中等，而且比较宽泛的振动峰，其归属为配位水的O-H伸缩吸收震动，而则1634cm-1位置存在的加强的振动峰和1364cm-1位置存在的较弱振动峰，则分别归属于羧基的不对称和对称伸缩振动吸收峰。

2.2 晶体结构

通过单晶X-射线分析，可以看出，该金属配合物属于单斜晶系，P2(1)/c空间群，其分子结构如(图1)所示。

图1

在配合物中，锌为六配位，每一个锌离子，都是分别与来自两个草酸根离子上的氧原子形成一种双螯合结构，另外还可以与另一个草酸根离子上的氧原子和一个配位水氧原子进行配位，想成一个八面体结构。如(图2)：

图2

同时，在配合物中，钠离子为七配位，与锌离子相似，每一个钠离子也分别与两个草酸根离子上的两个氧原子形成双螯合结构，并且与另外两个草酸根离子的氧原子及配位水氧原子配位，形成一个变形的十面体结构。如(图3)：

图3

经过分析，在配合物中，两类草酸根离子中所有的氧原子均参与了配位，不同的是，其中一个草酸根离子中所有的氧原子都与金属元素形成了双齿螯合，而另一个草酸中有两个氧原子与金属元素形成了单齿配位，一个氧原子为双齿配位，还有一个氧原子为三齿配位。另外，在金属配合物中，一个草酸分子与两个钠离子和两个锌离子连接，另一个草酸分子则与两个锌离子和三个钠离子连接，形成一种一维方向的楼梯形结构。由于自身多金属多配位点的原因，该配合物形成了一种十分稳固的三维超分子结构，草酸中所有的氢原子都失去了，而所有的氧原子均参与了配位，只有配位水(O7)中包含有两个氢原子，与周围的草酸氧形成了不同的氢键，这些氢键使得配合物的结构变得更加稳固。

3 结语

综上所述，本文以水和乙醇混合溶剂，加入硝酸锌，以草酸为配体，调节溶液的PH值，最终利用水热法，合成了一种新型的三维锌钠双金属配合物，这种配合物的晶体结构主要是由草酸根、Zn2+、Na+桥联而成的三维超分子结构，其中富含的氢键，使得配合物的结构十分稳固。该实验表明，配体的配位点较多时，可以比较轻易地得到多金属的配位聚合物，可以为金属配合物的制造提供一定的参考。

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