一种配位聚合物的合成结构及荧光性质研讨

侯威　臧长伦　王金慧

摘要:以3,4 -二甲基噻吩- 2 ,5二羧酸(H2DMTDC)、Pr(NO3)3·6H2O和bpt(5，5-二甲基-2，2-联吡啶)为反应物，用水热法合成了具有新颖结构的化合物[Pr(DMTDC)1.5(bpt)(H2O)]n，并对该化合物进行了元素分析、红外光谱以及X－射线单晶衍射研究。该化合物作为磁性材料、气体吸附材料可能具有潜在的应用前景，其结构的稳定性及相关性质有待进一步测定。

关键词:配位聚合物；金属有机骨架；孔洞材料；吸附性质；晶体结构

1前言

1.1配位聚合物概括简述

配位聚合物是除碳酸盐和碳的氧化物外不含碳原子的化合物或含有阳离子(金属）中心金属有机聚合物借由有机配体相连的结构。更正式的配位聚合物说法是具有重复的1，2或3个维度上延伸的配位实体。

配位聚合物的重复单元是配位错合物。配位聚合物包含子类的配位网络就是配位化合物的延伸，为1个维度上透过配位实体重复，与具有两个或更多个单独的链、环、螺形链接或透过配位实体在2或3维度上延伸在配位化合物之间的交叉连接。这些含有空洞的有机配体所产生的配位网络a有潜力应用在金属-有机骨架，或MOFs材料方面。

金属-有机配位聚合物是新型多孔材料（MOF），在结构中包含分子组成的物质中的金属元素或原子结合在一起的团体结构，同时，具有高单位重量的物体表面积，这一显著特征使其具备了成为高性能超级容纳电荷的本领到电解质输入、导出电流两个段材料的潜力。但现在国内外学术界对MOF材料的电化学方面的研究不多，尤其是对其在超级高性能超级容纳电荷的本领当中的应用研讨则更少，亟待不断深入研讨。该论文以溶剂热法制备了系列含锌、钴、镍的MOF材料作为超级高性能超级容纳电荷的本领正极材料，在水系电解液中以直流充放电、按规定使传感器满量程或规定的部分量程偏移而不改变其性能的最多循环次数、电化学图形和ElectrochemicalImpedanceSpectroscopy等手段进行了电化学显示出来的现象。

1.2不含碳原子的化合物的合成

现在研讨配位聚合物方法包括X-射线粉末衍射、红外光照射信息、uv、由于具有磁距的原子核在高强度磁场作用下，可吸收适宜频率的电磁辐射，而不同分子中原子核的化学环境不同， 将会有不同的共振频率，产生不同的共振谱、TGA和扫描量热等，以及相应的吸附、光电、磁性质测试[1]。首先解决得到合适X-射线单晶衍射的晶体。现在培养配位聚合物单晶的方法主要有水热合成、扩散法、溶剂热合成、溶液法等。

1.3配位聚合物的主要性能研究：孔洞物质

孔洞物质第一种是典型的夹杂造成的孔洞，其周边多为灰白色物质的珍奇物。第二种是其表面特征无规律，局部往往存在一定的分层，形成各种形态的孔洞。第三种是纯孔洞，孔洞为一串数个，每个洞呈v型。机械性能：应用多孔材料能提高强度和刚度等机械性能, 同时降低密度, 这样应用在航天、航空业就有一定的优势, 据测算, 如果将飞机改用多孔材料, 在同等性能条件下, 飞机重量减小到原来的一半。应用多孔材料另一机械性能的改变是冲击韧性的提高, 应用于汽车工业能有效降低交通事故对乘客的创造伤害。 传播性能：波传播至两种介质的界面上时, 会发生反射和折射。由于多孔的存在, 增多了反射和折射的可能, 同时衍射的可能也增多了。所以多孔材料能起到阻波的作用。利用这种性质, 多孔材料可以用作隔音材料、减振材料和抗爆炸冲击的材料。 光电性能：多孔材料具有独特的光学性能, 微孔的多孔硅材料在激光的照射下可以发出可见光, 将成为制造新型光电子元件的理想材料。多孔材料的特殊光电性能还可以制出燃料电池的多孔电极, 这种电池被认为是下一代汽车最有前途的能源装置。

1.4国内外配位聚合物的探索现状及使用状况

配位聚合物研究需要把有机配体的结构和不同配位能力的给体原子与具有不同配位倾向性的金属离子综合考虑，是无机、有机、固态、材料化学的交叉科学。其复杂多变的空间结构和电子结构及多方面的应用前景引起了世界科学家的极大重视,成为各国科学家研究的热点。

由有机配体和金属离子形成任何复合物物种原则上都是一个自组装过程，配体聚合物的设计重点在于配体的设计和金属离子的选择，二者相互作用产生重复单元，按被控方式形成确定的结构,充分利用了两类组分的结构，金属离子一方面像结合剂一样把具有特定功能和结构的配体结合在一起；另一方面，又作为中心把配体定位在特定的方位上。虽然配位聚合物的结构也有可能展现出不同于组成成分的性质，但是设计最终目的仍是通过预先设计结构单元来控制最终产物的结构和功能，在非线性光学材料、磁性材料、超导材料及催化等多方面都有极好的应用前景。

2实验部分

2.1实验仪器

元素分析仪，红外光谱用KBr压片法测定，晶体结构测定使用射线单晶衍射仪。

2.2 实验药品

3.4 -二甲基噻吩- 2 ,5二羧酸/ H2DMTDC/ 六水合硝酸镨/水/ DMF

2.3配合物的合成

放置在以帕尔聚四氟乙烯为内衬的不锈钢容器中，并加热至80℃保持2天。然后将有机体受体内或体外的刺激而引起的相应的活动能够完成一种或者几种生理功能的多个器官按照一定的次序组合在一起的结构不迅速降温至20℃-25℃，得到褐色明确衍射图案的固体。通过特殊装置将流体提纯净化后，用水洗涤并在空气中干燥。

2.4化合物的结构测定

取0.25×0.21×0.12mm大小的波长介于570－585毫微米的光线所形成的颜色结晶体内部的微粒在三维空间呈有规律地、周期性地排列置于射线面探单晶衍射仪上，用元素碳的一种同素异形体一种颜色化辐射为光源，在273(2)K温度下2.29°≤θ≤25.01°范围内，收集数据。配合物的初级承重部分的构造复合由直接法析出，剩余非氢元素的原子的坐标陆续确定的, 其他进行全矩阵最小二乘法修正后得到。

3实验结果分析

3.1合成方法的选择

在本次实验操作中，运用了水热法。水热法是将难溶的化合物与溶剂一起放到密封的高压容器里，加热至85-165℃时，使许多化合物在超临界液体中溶解并缓缓降温热的饱和溶液冷却后，溶质以晶体的形式析出。在此条件下中间态，介稳态以及特殊物相易于生成。这使水热法得到的晶体结构更加多样。利用此原理，我们将溶剂混合，置于压反应釜中，在一定温度下加热数天后，缓慢降至室温。

在实验操作过程中，做了多次探索，不断改变反应物的比例，反应时间长短，反应温度等，虽然实验所得晶体逐渐增多、增大，但是还是有较多沉淀产生，晶体颗粒相对较小，不利于测定，本次实验具有一定的难度。

3.2小结

本次实验，我们采用水热法，结合刚性配体易结晶、结构易控制,且有利于形成孔洞结构与柔性配体结构丰富多样的特点合成了[Pr(DMTDC)1.5(bpt)(H2O)]n。该论文中，我们对配位聚合物的由来，发展现状，特点等进行了简单的分析。同时，我们对实验的药品及操作流程进行了详细的阐述，对实验过程中得出的晶体进行了详细的分析，并作出了相应的图示解析。

在进行论文实验过程中，我们也正在运用扩散法进行其他金属配体方面的研究，实验仍在进行中。通过对本次实验及仍在进行中的实验研究过程中，我们发现运用水热法合成晶体，在晶体的合成加热的温度、时间以及反应物的比例直接影响晶体的大小，而扩散法合成的晶体，与滴加速度及反应物的比例关系较大。

参考文献：

[1] Banfi, S.; Carlucci, L.; Caruso, E.; Ciani, G.; Proserpio, D. M.Cyst. Growth. Des. 2004, 4, 29.endprint