“协同配位”策略指导下稀土-过渡金属簇聚物空旷骨架的构筑
文献类型：学位论文
| 作者 | 程建文 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-06-06 |
| 授予单位 | 中国科学院福建物质结构研究所 |
| 授予地点 | 福建物质结构研究所 |
| 导师 | 杨国昱 |
| 关键词 | 稀土 稀土-过渡金属 异烟酸 原子簇 协同配位 水热合成 拓扑 |
| 其他题名 | Directed Synthesis of Lanthanide-Transition-Metal Cluster Open Frameworks (COFs) by “Synergistic Coordination” Strategy |
| 学位专业 | 无机化学 |
| 中文摘要 | 稀土及稀土-过渡金属配聚物不仅具有丰富多彩的拓扑结构，而且在磁学、光学、催化、气体存储与分离等方面具有潜在的应用价值。因此，合成稀土及稀土-过渡金属配聚物吸引了化学家的极大关注，成为近年来配位化学的研究热点。相对于骨架中单个的原子节点而言，金属簇因其半径大、配位点多，从而使簇周围配体间的位阻相对变小。因此，利用金属簇为节点构建稀土及稀土-过渡金属配聚物空旷骨架的观点不仅在理论上合理可行，而且具有很大的发展空间。本论文采用多功能有机配体与稀土氧化物及过渡金属离子在水热条件下反应，获得了二十七个三维稀土-过渡金属簇聚物和六个稀土配聚物。通过红外光谱、元素分析、热重分析、X-射线粉末衍射、紫外-可见光谱、单晶X-射线衍射、荧光及磁化率等手段对这些化合物或部分化合物进行了研究。本论文包括以下几方面的工作： 1. 在寻找基于稀土-氧簇单元构建的空旷骨架过程中，首先引入了邻苯二甲酸为第二配体，提出了“协同配位”的合成思想并得以实现。在低pH值水热条件下得到了九个三维稀土-过渡金属簇聚物：Er7(µ3-O)(µ3-OH)6 (bdc)3](ina)9Cu3X4] (X = Cl/Br FJ-2a/FJ- 2b)和[Ln6(µ3-O)2](IN)18[Cu8(µ4-I)2(µ2-I)3]•H3O (Ln = Y, Nd, Dy, Gd, Sm, Eu, Tb，FJ-4)。化合物 FJ-2a/2b中三十六核稀土轮簇层和过渡金属簇经异烟酸配体柱撑形成三明治型空旷骨架，结构中具有独特五齿桥连配位模式的邻苯二甲酸配体对于形成和稳定三十六核稀土轮簇起着重要作用。在化合物FJ-4中, 三核[Ln3(µ3-O)]和四核[Cu4(µ4-I)]做为构筑单元分别形成了具有十二元环的 [Ln18(µ3-O)6(CO2)48]6-和[Cu24(µ4-I)6(µ2-I)12]6+, 它们的直径分别是26.7 and 26.4 Å。它们进一步拓展成二维{Ln18}和{Cu24} 层, {Ln18}和{Cu24} 之间被异烟酸配体沿c-方向柱撑形成三维三明治构型。化合物FJ-2 中{Er36}的轮簇可以认为是两种不同配体协同作用形成的。化合物FJ-4 中的{Cu24}轮簇可以认为是无机碘配体和有机异烟酸配体协同配位形成的。 2. 把过渡金属簇引入到稀土-有机骨架中，在水热条件下得到了九个三维稀土-过渡金属簇聚物，Ln2Cu2I2(OH)2(pca)2(na)2 (Ln = Y 1, Er 2, Yb 3), Ln2Cu7I6(ina)7(H2O)6•H2O (Ln = Ce 4, Sm 5), Er4(OH)4Cu5I4 (ina)6(na)(2,5-pdc)•0.3H2O (6), Ce2Cu5Br4(ina)5(na)2(H2O)2 (7), Er4Cu8I7(ina)8(bdc)2(OH) (H2O)5 (8), Ce3Cu7Br6(ina)8(bdc)(H2O)4 (9)。化合物1-3 包含两个不同的簇单元，立方烷状的{Ln4} 和椅状{Cu4}簇, 两种不同的簇单元被配体连接形成三维稀土-过渡金属化合物，该化合物可以简化成双节点的拓扑结构。化合物4-5同构，它们是由[Ln2(ina)6]单元和二维[Cu8I7]nn+ 层通过配体桥连形成的，二维[Cu8I7]nn+ 层是由[Cu3I3]和[Cu4I3]+簇构成。化合物6是由包含十核 [Cu10I8]2+ 簇和一维[Er4(OH)4]n8n+簇链通过配体连接形成。值得注意的是，在形成化合物6的过程中，2,5-吡啶二羧酸的邻位羧基脱去形成烟酸。化合物7 是由稀土-有机双链和无机[Cu5Br4]nn+链构成的。化合物8 是由二维稀土-有机层和一维无机[Cu8I7]nn+ 构成的。化合物9 是由三维稀土-铜-有机骨架和一维无机[Cu6Br6]n 链构成的。化合物7-9 可以认为是三种不同的一维无机链分别和一维，二维，三维的金属有机框架连接形成。 3. 稀土-过渡金属化合物由于其新颖的拓扑结构受到广泛的关注。在水热条件下我们得到了六个稀土配位聚合物和九个三维稀土-过渡金属簇聚物, [LnCu(ina)2(C2O4)]•H2O (Ln = La 10, Pr 11, Nd 12), [Ln(ina)(C2O4)(H2O)2] (Ln = Sm 13, Eu 14, Gd 15), [Ln(ina)(C2 O4)0.5(OH)] (Ln= Tb 16, Dy 17, Er 18), Ln2(bdc)2(ina)2(H2O)2Cu•X (Ln = Eu 19, Sm 20, Nd 21, X= ClO4-; Ln = Nd 22, X = Cl-), LnCu(na)2(C2O4)•1.5H2O (Ln = La 23, Ce 24)。化合物 10-18 随着稀土离子的不同表现为三种不同的结构类型：化合物10-12 是稀土-过渡金属化合物，该化合物沿b轴方向存在一维孔道，该化合物可以简化维单节点的具有八节点的36•418•53•6 拓扑。化合物13-15是二维层，稀土离子被异烟酸和草酸配体连接形成具有44-网络的层，异烟酸中的氮原子没有和任何的金属离子配位导致该结构没有拓展形成三维结构。化合物 16-18 是由二维稀土-草酸层被异烟酸配体柱撑形成。值得注意的是, 草酸配体是由乳清酸配体经氧化-水解反应现场合成得到。化合物16-18显示了较好的热稳定性能。同时对含稀土Nd , Sm , Eu , Tb化合物的荧光性能也进行了测试。化合物 19-22 同构，它们是由二维稀土-邻苯二甲酸层和一维线性[Cu(ina)2]-连接形成的异金属化合物。这些化合物可以简化成具有(5,6)-双节点的拓扑网络，拓扑符号为 (47•63)(47•68)， 同时对化合物19-22的荧光性能进行了研究。化合物23-24 是同构的，它们是由二维稀土-有机层和非直线型的 [Cu(na)2]-连接而成，如果把{Ln2}简化成一个节点，该化合物的结构可以简化为八节点的自穿插的“ilc” 网络。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-05-09 |
| 页码 | 151 |
| 源URL | [http://ir.fjirsm.ac.cn/handle/350002/7522]  |
| 专题 | 福建物质结构研究所_中科院福建物质结构研究所_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 程建文. “协同配位”策略指导下稀土-过渡金属簇聚物空旷骨架的构筑[D]. 福建物质结构研究所. 中国科学院福建物质结构研究所. 2008. |
入库方式： OAI收割
来源：福建物质结构研究所
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