3(对羧基苯偶氮基)2,4戊二酮的配位聚合物合成及研究【字数：7300】
摘 要近年来，金属-有机配位聚合物越来越受到人们的关注。通过研究发现，聚合物在不同配体和不同反应条件下，都可能反应出不同结构、不同种类的网络结构。这种网络结构可以被用在催化、荧光、电、磁等领域，因而具有很好的应用前景。目前，环境污染问题也成为了国家的关注点，为了解决这类问题，研究者们已经探索出了可以处理难降解染料的金属-有机配位聚合物。我们采用3-（对羧基苯偶氮基）-2,4-戊二酮作为配体，与Zn(NO3)2·6H2O经过不同组合，在溶剂热条件下通过自组装合成一系列结构新颖的3-（对羧基苯偶氮基）-2,4-戊二酮的配位聚合物。再将这些新合成的配位聚合物进行结构的表征，表征的方式有红外光谱、紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱、X射线单晶衍射等。通过对单晶结构的分析结果，表明了[Zn(az4)2(bimb))]n化合物的二维层间平行穿插形成的二维到三维的结构。我们还研究了化合物[Zn(az4)2(bimb))]n的固态荧光性能，结果表明该化合物具有良好的光降解性能。
目 录
1.前言 1
1.1金属有机骨架配合物简介 1
1.1.1金属有机骨架配合物 1
1.1.2金属有机骨架配合物的结构 1
1.1.3金属有机骨架配合物的多方面功能与应用 2
1.2偶氮类配位聚合物简介 3
1.2.1偶氮类配位聚合物的光学活性研究 3
1.2.2偶氮类配位聚合物光学应用的研究 4
1.3课题的目的和意义 5
2.实验内容 6
2.1实验药品与实验仪器 6
2.1.1主要的实验药品及试剂 6
2.1.2主要的实验仪器 7
2.2配位聚合物的合成 7
2.2.1配位聚合物[Zn(az4)2(bimb))]n的合成 7
3.结果与讨论 7
3.1配位聚合物[Zn(az4)2(bimb))]n的合成方法讨论 7
3.2配位聚合物[Zn(az4)2(bimb))]n的红外光谱分析 8
3.3配位聚合物[Zn(az4)2(bimb))]n的晶体结构解析 9
3.3.1配合物的X射线单晶衍射实验 9
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3.3.2配合物[Zn(az4)2(bimb))]n的晶体结构分析 12
3.4配位聚合物[Zn(az4)2(bimb))]n的紫外分析 13
3.5配位聚合物[Zn(az4)2(bimb))]n的荧光性质 14
4.结论 16
参考文献 17
致 谢 20
1.前言
1.1金属有机骨架配合物简介
1.1.1金属有机骨架配合物
金属有机配位聚合物（MetalOrganic Frameworks, MOFs）又被称为配位聚合物、金属有机网络等。金属离子和有机配体在不同配体或不同条件下反应后，金属骨架所形成的一种有周期性的网络结构。
金属有机骨架配合物是新一代的多孔网络材料，其骨架结构具有多样性、易于功能化、孔道易调控性等特性。因此，不仅在合成、结构、性能等方面得到了很大的发展，也拓展了更多新的研究领域，促使学术界和工业界给予了普遍性的肯定和重视。[1,2]
1.1.2金属有机骨架配合物的结构
金属离子和有机配体构建筑造了MOFs，并产生了多种多样的骨架形式。然而多种的骨架形式并不是随意变化的，而是也遵循着金属中心离子中不同的氧化状态和几何配位要求所形成的；但是有机配体种类样式更是繁多、结构也十分丰富，以致多种的配位模式可以被配位基团所形成。此外，还有一些因素会对最终的网络的结构产生一定的影响，例如，在进行的配位聚合物构筑时，加入反离子、有竞争性的配体或模板剂分子等[15]。不仅如此，在合成中所选择的不同条件也会影响到MOFs的结构，所以，改变配位中的合成条件，将可能会获得不同网络构架的骨架。如图1所展示的不同结点与线型连接体，又称为金属中心与有机配体，在两者相组合时可得到多种不同的骨架结构。在空间维数上分类，可将MOFs的结构分零维、一维、二维和三维。
其中，零维主要有多边形以及多面体等，此类配位化合物具有大量的氢键, 因此可以在超分子的形成中具有主要的组装作用，超分子工程在近几年的研究中是热门内容；一维的金属有机骨架配合物中，有z字形链、梯形链、螺旋链等多种形状，在各种形状中又可以组合成新颖的螺旋链状。而链状结构一般来说是以氢键或ππ之间相互作用形成链与链的连接；二维的金属有机网络结构大部分为正方型、长方型，还有双层、砖墙型以及蜂窝型结构。二维的结构是相对较多的维数类型；三维的金属有机网络结构含有复杂的拓扑结构，相比其他维数结构更复杂，而且空间上是沿着三个方向无限向外拓展，具有其他维数所不具备的更高稳定性，有可观的应用前景。目前，已有一些配位聚合物为人们所知道，如Pt3O4、Fluorite、ANA、RHO、MTN以及沸石分子筛结构等。/
图 1 不同配位数的金属中心与有机配体自组成的多种网络结构
由此可见，配位聚合物所具有的空间拓扑结构的多变性、孔道大小的可控性以及网络结构可修饰性等优点[610]。不仅如此， MOFs 材料在光学、电化学、催化等众多方面都具有很好的性质[1116]。目前来看，已经得到了广大研究者的瞩目，例如：O. M. Yaghi [17]，M.J.Zaworotko[18]，W.B.Lin[1924]，M.Eddaoudi[2527]，S. KITAGAWA[28]，M.J.Rosseinsky[2930]等，这些研究者们对 MOFs 的发展具有深远的影响。毋庸置疑的是，中国也有许多科学家投身于MOFs的研究中，并获得了令人欣慰的成果，像陈小明[31]，游效曾[32]，程鹏[33]，高恩庆[34]，刘云凌[35]，陈接胜[36]等。
1.1.3金属有机骨架配合物的多方面功能与应用
金属有机骨架配合物的在应用上是十分具有探索价值，它所呈现的多孔网络材料使其具有更好的性质与结构，因而可以广泛的应用在催化、光、电、磁、气体储存等方面。具体应用如下：
目 录
1.前言 1
1.1金属有机骨架配合物简介 1
1.1.1金属有机骨架配合物 1
1.1.2金属有机骨架配合物的结构 1
1.1.3金属有机骨架配合物的多方面功能与应用 2
1.2偶氮类配位聚合物简介 3
1.2.1偶氮类配位聚合物的光学活性研究 3
1.2.2偶氮类配位聚合物光学应用的研究 4
1.3课题的目的和意义 5
2.实验内容 6
2.1实验药品与实验仪器 6
2.1.1主要的实验药品及试剂 6
2.1.2主要的实验仪器 7
2.2配位聚合物的合成 7
2.2.1配位聚合物[Zn(az4)2(bimb))]n的合成 7
3.结果与讨论 7
3.1配位聚合物[Zn(az4)2(bimb))]n的合成方法讨论 7
3.2配位聚合物[Zn(az4)2(bimb))]n的红外光谱分析 8
3.3配位聚合物[Zn(az4)2(bimb))]n的晶体结构解析 9
3.3.1配合物的X射线单晶衍射实验 9
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3.3.2配合物[Zn(az4)2(bimb))]n的晶体结构分析 12
3.4配位聚合物[Zn(az4)2(bimb))]n的紫外分析 13
3.5配位聚合物[Zn(az4)2(bimb))]n的荧光性质 14
4.结论 16
参考文献 17
致 谢 20
1.前言
1.1金属有机骨架配合物简介
1.1.1金属有机骨架配合物
金属有机配位聚合物（MetalOrganic Frameworks, MOFs）又被称为配位聚合物、金属有机网络等。金属离子和有机配体在不同配体或不同条件下反应后，金属骨架所形成的一种有周期性的网络结构。
金属有机骨架配合物是新一代的多孔网络材料，其骨架结构具有多样性、易于功能化、孔道易调控性等特性。因此，不仅在合成、结构、性能等方面得到了很大的发展，也拓展了更多新的研究领域，促使学术界和工业界给予了普遍性的肯定和重视。[1,2]
1.1.2金属有机骨架配合物的结构
金属离子和有机配体构建筑造了MOFs，并产生了多种多样的骨架形式。然而多种的骨架形式并不是随意变化的，而是也遵循着金属中心离子中不同的氧化状态和几何配位要求所形成的；但是有机配体种类样式更是繁多、结构也十分丰富，以致多种的配位模式可以被配位基团所形成。此外，还有一些因素会对最终的网络的结构产生一定的影响，例如，在进行的配位聚合物构筑时，加入反离子、有竞争性的配体或模板剂分子等[15]。不仅如此，在合成中所选择的不同条件也会影响到MOFs的结构，所以，改变配位中的合成条件，将可能会获得不同网络构架的骨架。如图1所展示的不同结点与线型连接体，又称为金属中心与有机配体，在两者相组合时可得到多种不同的骨架结构。在空间维数上分类，可将MOFs的结构分零维、一维、二维和三维。
其中，零维主要有多边形以及多面体等，此类配位化合物具有大量的氢键, 因此可以在超分子的形成中具有主要的组装作用，超分子工程在近几年的研究中是热门内容；一维的金属有机骨架配合物中，有z字形链、梯形链、螺旋链等多种形状，在各种形状中又可以组合成新颖的螺旋链状。而链状结构一般来说是以氢键或ππ之间相互作用形成链与链的连接；二维的金属有机网络结构大部分为正方型、长方型，还有双层、砖墙型以及蜂窝型结构。二维的结构是相对较多的维数类型；三维的金属有机网络结构含有复杂的拓扑结构，相比其他维数结构更复杂，而且空间上是沿着三个方向无限向外拓展，具有其他维数所不具备的更高稳定性，有可观的应用前景。目前，已有一些配位聚合物为人们所知道，如Pt3O4、Fluorite、ANA、RHO、MTN以及沸石分子筛结构等。/
图 1 不同配位数的金属中心与有机配体自组成的多种网络结构
由此可见，配位聚合物所具有的空间拓扑结构的多变性、孔道大小的可控性以及网络结构可修饰性等优点[610]。不仅如此， MOFs 材料在光学、电化学、催化等众多方面都具有很好的性质[1116]。目前来看，已经得到了广大研究者的瞩目，例如：O. M. Yaghi [17]，M.J.Zaworotko[18]，W.B.Lin[1924]，M.Eddaoudi[2527]，S. KITAGAWA[28]，M.J.Rosseinsky[2930]等，这些研究者们对 MOFs 的发展具有深远的影响。毋庸置疑的是，中国也有许多科学家投身于MOFs的研究中，并获得了令人欣慰的成果，像陈小明[31]，游效曾[32]，程鹏[33]，高恩庆[34]，刘云凌[35]，陈接胜[36]等。
1.1.3金属有机骨架配合物的多方面功能与应用
金属有机骨架配合物的在应用上是十分具有探索价值，它所呈现的多孔网络材料使其具有更好的性质与结构，因而可以广泛的应用在催化、光、电、磁、气体储存等方面。具体应用如下：
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