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羧酸配体和含氮共轭配体构筑的配位聚合物：合成,晶体结构及性能研究

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摘要

配位聚合物是金属离子与有机配体通过配位键构建的化合物，由于其在磁性材料、催化、气体储存及分离、光电子材料等领域具有的极大应用前景，近年来成为化学家研究的热点。采用羧酸配体和含氮共轭配体组成的混合配体协同与金属离子进行配位，可以获得一些结构新颖且性能独特的配位聚合物。
　　本论文选择了含羧酸基团的有机配体与三种含氮共轭配体作为混合配体，利用它与Zn(II)、Cd(II)、Co(II)金属离子进行反应，合成了7个新型的配位聚合物。我们对所有化合物进行了以下表征：单晶X-射线衍射、红外光谱、热重分析等，同时还对部分化合物进行了气体吸附脱附、荧光以及磁学等性能研究。
　　(1){[Cd3(SIP)2(bipydz)3(DMF)2](DMF)4(H2O)2}n
　　(2){[Zn(5-OH-ophth)(bipydz)](DMF)3}n
　　(3){[Cd(SA)(bipydz)]}n
　　(4){[Zn3(BPDC)3(BPYETE)](DMF)2(H2O)3.5}n
　　(5){[Co3(BPDC)3(BPYETE)]·x(solvent)}n
　　(6){[Cd2(1,3-BDC)2(DMF)2]·x(solvent)}n
　　(7){(Me2NH2)4[Co(SIP)2](DMF)2(H2O)3}n
　　(H3SIP：5-磺酸基间苯二甲酸；bipydz：3,6-二（4-吡啶基）哒嗪；5-OH-ophth：5-羟基间苯二甲酸；SA：1,4-丁二酸；BPDC：4,4'-联苯二甲酸；BPYETE：1,2-二（4-吡啶基）乙炔；1,3-BDC：间苯二甲酸)。
　　本论文分为以下四个部分：
　　第一章为前言，主要介绍了配位聚合物的概念、合成方法、含氮共轭配体构筑的配位聚合物的研究进展及配位聚合物在气体吸附、分子磁性等方面的研究。
　　第二章介绍了以3,6-二（4-吡啶基）哒嗪配体和含羧酸基团的配体合成的三个化合物1,2和3。结构分析表明：化合物1通过SIP3-配体连接金属离子形成了二维结构，3,6-二（4-吡啶基）哒嗪连接相邻的二维层形成了三维结构。化合物2通过3,6-二（4-吡啶基）哒嗪有机配体连接由5-羟基间苯二甲酸和Zn(II)离子组成的双核锌结构单元形成了二维层结构。化合物3是由1,4-丁二酸有机配体连接金属离子形成了二维结构，3,6-二（4-吡啶基）哒嗪连接相邻的二维层形成了三维结构。这类化合物的结构中，化合物1和3是3,6-二（4-吡啶基）哒嗪有机配体把二维的镉-羧酸
　　层桥连形成三维的结构，而化合物2是3,6-二（4-吡啶基）哒嗪有机配体把一维的锌-羧酸链连接形成二维的结构，因此3,6-二（4-吡啶基）哒嗪有机配体对高维结构的形成起着重要的作用。最后，对化合物3进行了荧光测试，发现它具有较好的荧光性能。
　　第三章介绍了1,2-二（4-吡啶基）乙炔配体的合成，以1,2-二（4-吡啶基）乙炔配体和含羧酸基团的配体合成的三个化合物4,5和6。通过结构表征发现：化合物4和5通过4,4′-联苯二甲酸连接金属离子形成了二维层结构，1,2-二（4-吡啶基）乙炔连接相邻的二维层形成了三维结构。化合物6是间苯二甲酸连接Cd(II)离子形成的二维结构，而1,2-二（4-吡啶基）乙炔配体没有进入到化合物6中。我们对化合物5做了CO2、N2和一系列烃类气体的气体吸附的实验。结果发现化合物5对N2和CO2具有一定的吸附量。我们还对化合物6进行了荧光测试，发现它具有较好的荧光性能。
　　第四章介绍了配位聚合物{(Me2NH2)4[Co(SIP)2](DMF)2(H2O)3}n(7)的合成及其结构。化合物7是沿ab面扩展的带负电的[Co(SIP)2]4-二维层结构，溶剂DMF分子、溶剂水分子和[Me2NH2]+阳离子填充在二维层之间。我们对化合物7进行了磁性分析，发现该化合物内Co(II)离子存在显著的磁各向异性，但该化合物没有表现出慢磁弛豫现象。
　　第五章对本论文做了总结及展望。

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