柔性多羧酸配体tcopm与co（ⅱ）构筑的配合物的合成与结构(附件)【字数：14080】
摘 要摘 要金属有机骨架材料(MOFs)是指金属离子中心和有机配体通过配位共价键或其它弱相互作用力而形成的周期性无限网络体系。这类化合物凭借其丰富的拓扑结构，较高的比表面积，结构的可设计性、剪裁性、易功能化、热稳定性高等特性，从而使其在气体存储、吸附、手性拆分、荧光、电化学、催化剂材料、分子磁体等方面都有着广泛的应用。由于羧酸类配位聚合物具有有趣的拓扑结构和在功能材料方面的潜在应用，本文以三苯甲烷-4,4,4-三羧酸(TCOPM)为主配体，以含氮二齿配体2,2-bipyridine (2,2-bipy)、4,4-bipyridine (4,4-bipy)为辅助配体，与Co(NO3)2·6H2O通过溶剂热反应得到了2个配位聚合物，分别为Co2(αOH-TCOPM)(OH)(H2O)4·DMF (1) (αOH-TCOPM = 三苯甲醇-4,4,4-三羧酸)，Co3(αOH-TCOPM)2(4,4-bipy)3(H2O)6·2H2O (2)。晶体结构分析表明，配合物1为四边形的二维层状结构，配合物2为一维链和二维层相互贯穿的特殊二维网状结构。并采用红外光谱、粉末X射线衍射对配合物进行了表征，用热重分析仪研究了配合物的热稳定性。关键词 羧酸类配位聚合物；TCOPM；Co（Ⅱ）；溶剂热法；结构
目录
第一章 绪 论 1
1.1 配位化学 1
1.1.1 配位化学的概述 1
1.2 金属有机骨架材料 2
1.2.1 金属有机骨架材料的概述 2
1.2.2 金属有机骨架材料的研究进程 2
1.2.3 金属有机骨架材料的分类和合成方法 3
1.2.4 金属有机骨架材料合成的影响因素 4
1.2.4.1 反应物对金属有机骨架材料合成的影响 4
1.2.4.2 溶剂对金属有机骨架材料合成的影响 5
1.2.4.3 温度对金属有机骨架材料的影响 5
1.2.4.4 PH对金属有机骨架材料合成的影响 5
1.2.5 金属有机骨架材料的应用 6
1.2.5.1 储氢 6
1.2.5.2 催化 6
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
1.2.5.3 荧光及发光材料 6
1.2.5.4 不对称分离 7
1.2.5.5 磁性材料 7
1.3 多元羧酸配体 7
1.3.1 多元羧酸配体简介 7
1.3.2 多羧基配体的选择 8
1.3.3 柔性多羧酸配位聚合物的简介 9
1.4本课题的研究目的及意义 10
第二章 实验部分 11
2.1 试剂与仪器 11
2.2 配合物的制备 12
2.3 配合物12的晶体结构测定 12
第三章 结果与讨论 14
3.1 配合物12的晶体结构描述 14
3.2 粉末X射线衍射分析(XRD) 18
3.3 红外光谱分析(IR) 19
3.4 热重分析(TG) 19
结论 21
参考文献 23
第一章 绪 论
1.1 配位化学
1.1.1 配位化学的概述
配位化学又称络合物化学，配合物是由一个或几个中心原子或中心离子与围绕着它们并与它们键合的一定数量的离子或分子（这些称为配位体）所组成。在自然界中配合物普遍存在。在1704年，国外文献就有记载的是斯巴赫偶然成功合成了KFe[Fe(CN)6][12]，被命名为普鲁士兰，是第一个众所周知的配位化合物。后来在1798年，法国化学家塔索尔特在偶然的情况下合成了CoCl3 6NH3是一种桔黄色结晶物，塔索尔特发现往该结晶液中加碱后并没有NH3生成，在结晶液中也找不到钴离子。而加入AgNO3却有AgCl白色沉淀产生，并且其性质与CoCl3、NH3完全不同。化学家塔索尔特的报道引起了许多研究学者们的关注，因为这一现象根本无法用当时的原子价键理论去解释。在随后的100多年里，人们通过大量的实验来研究这类化合物，但在理论上一直都无法解释。直到1893年，一名年轻的化学家维尔纳提出了维尔纳配位理论，从此真正意义上的配位化学得以创建。1923年，Sidgwick提出了有效原子序数法则，揭示了中心原子电子数与配位数之间的关系，但这一法则不是普遍的，只能用来解释部分配合物的实验。1927年，希德维克受路易斯提出的酸碱理论的启发，研究出了配位共价键理论和EAN规则（适合于金属有机化合物和羰基化合物）。在1940年，化学家Pauling提出了著名的价键理论。1932年，Van Vleck在静电理论的基础上，研究出了晶体场理论。随后1935年Van Vleck又将分子轨道理论和晶体场理论结合研究配合物，提出了配位场理论。配位化学发展到至今，逐渐完善，已经发展成为一门独立的学科。在1987年，Pedersen和Cram Lelm提出了将配位化学和超分子化学联系起来。R.Robson将晶体工程的概念和超分子的自组装同时与配位化学理论结合起来运用，R.Robson独特性的研究开创了配位聚合物的先河。化学家Wells发明了一种简便的方法分析配位聚合物的结构，这为后人带来极大的便利。金属离子作为节点有机配体作为桥连接起来就形成了拓扑结构，1989年，R.Robson将Wells的拓扑研究运用到了金属配合物上。这为金属配合物的研究指明了方向，配合物的发展从此走向了新的天地。配合物的种类繁多，按照配体的配位模式可以分为简单配合物和螯合配合物，按照中心离子的个数可以分为单核配合物和多核配合物、簇状配合物等，另外还有同多酸型及杂多酸型配合物，羰基配位的羰合物等多种类型[3]。 目前，科学家们已经创造出了许多充满生命力的新领域，配位化学发展迅速，并且在工业方面彰显出了无法取代的实用优越性。它在水质处理、制药、染料、催化、金属的提取和富集、工业分析等方面的应用广泛。主要集中研究于以揭示生命体系和金属相互作用的生物无机化学，以及以开发具有信息储存、超导、光电、磁等特殊功能材料的功能配位化学[4]，特别是金属离子中心和有机配体通过配位共价键或其它弱作用力而形成的金属有机骨架材料领域，因为金属具有机骨架材料具有丰富多彩的拓扑结构及其催化性能、气体吸附分离等方面的广泛应用[5]。
1.2 金属有机骨架材料
1.2.1 金属有机骨架材料的概述
随着科学技术的不断进步，科学家们在新材料领域的研究成果如雨后春笋，尤其是在金属有机微孔材料上。金属有机骨架材料（MOFs）通常以金属或金属簇为连接点，有机配体支撑构成具有周期性无限网络体系或金属骨架，具有化学性质稳定、孔隙率高、孔结构可调控、比表面积较大等优点[613]。金属有机骨架材料因无机金属离子和有机配体的同时存在，所以该类配位聚合物可能具有无机材料的性质也具有有机材料的性质，亦或者会产生出全新的性质，这一点极其吸引着科学家的眼球。金属有机骨架材料的结构非常丰富，因为制备它的金属离子具有丰富配位几何构型和有机配体多变的配位模式，可设计出化学性质独特、结构新奇的MOFs材料[14]。金属有机骨架具有一定的可调控性，我们可以充分利用这一点，设计出独特的结构，合成出具有我们所期望的性质的化合物，如磁性、吸附分离、催化、储存气体等[1521]。金属有机骨架材料作为多功能材料的新军，引起了学术界和工业领域的普遍关注，已经成为了当前材料领域的一个研究前沿和热点。
目录
第一章 绪 论 1
1.1 配位化学 1
1.1.1 配位化学的概述 1
1.2 金属有机骨架材料 2
1.2.1 金属有机骨架材料的概述 2
1.2.2 金属有机骨架材料的研究进程 2
1.2.3 金属有机骨架材料的分类和合成方法 3
1.2.4 金属有机骨架材料合成的影响因素 4
1.2.4.1 反应物对金属有机骨架材料合成的影响 4
1.2.4.2 溶剂对金属有机骨架材料合成的影响 5
1.2.4.3 温度对金属有机骨架材料的影响 5
1.2.4.4 PH对金属有机骨架材料合成的影响 5
1.2.5 金属有机骨架材料的应用 6
1.2.5.1 储氢 6
1.2.5.2 催化 6
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
1.2.5.3 荧光及发光材料 6
1.2.5.4 不对称分离 7
1.2.5.5 磁性材料 7
1.3 多元羧酸配体 7
1.3.1 多元羧酸配体简介 7
1.3.2 多羧基配体的选择 8
1.3.3 柔性多羧酸配位聚合物的简介 9
1.4本课题的研究目的及意义 10
第二章 实验部分 11
2.1 试剂与仪器 11
2.2 配合物的制备 12
2.3 配合物12的晶体结构测定 12
第三章 结果与讨论 14
3.1 配合物12的晶体结构描述 14
3.2 粉末X射线衍射分析(XRD) 18
3.3 红外光谱分析(IR) 19
3.4 热重分析(TG) 19
结论 21
参考文献 23
第一章 绪 论
1.1 配位化学
1.1.1 配位化学的概述
配位化学又称络合物化学，配合物是由一个或几个中心原子或中心离子与围绕着它们并与它们键合的一定数量的离子或分子（这些称为配位体）所组成。在自然界中配合物普遍存在。在1704年，国外文献就有记载的是斯巴赫偶然成功合成了KFe[Fe(CN)6][12]，被命名为普鲁士兰，是第一个众所周知的配位化合物。后来在1798年，法国化学家塔索尔特在偶然的情况下合成了CoCl3 6NH3是一种桔黄色结晶物，塔索尔特发现往该结晶液中加碱后并没有NH3生成，在结晶液中也找不到钴离子。而加入AgNO3却有AgCl白色沉淀产生，并且其性质与CoCl3、NH3完全不同。化学家塔索尔特的报道引起了许多研究学者们的关注，因为这一现象根本无法用当时的原子价键理论去解释。在随后的100多年里，人们通过大量的实验来研究这类化合物，但在理论上一直都无法解释。直到1893年，一名年轻的化学家维尔纳提出了维尔纳配位理论，从此真正意义上的配位化学得以创建。1923年，Sidgwick提出了有效原子序数法则，揭示了中心原子电子数与配位数之间的关系，但这一法则不是普遍的，只能用来解释部分配合物的实验。1927年，希德维克受路易斯提出的酸碱理论的启发，研究出了配位共价键理论和EAN规则（适合于金属有机化合物和羰基化合物）。在1940年，化学家Pauling提出了著名的价键理论。1932年，Van Vleck在静电理论的基础上，研究出了晶体场理论。随后1935年Van Vleck又将分子轨道理论和晶体场理论结合研究配合物，提出了配位场理论。配位化学发展到至今，逐渐完善，已经发展成为一门独立的学科。在1987年，Pedersen和Cram Lelm提出了将配位化学和超分子化学联系起来。R.Robson将晶体工程的概念和超分子的自组装同时与配位化学理论结合起来运用，R.Robson独特性的研究开创了配位聚合物的先河。化学家Wells发明了一种简便的方法分析配位聚合物的结构，这为后人带来极大的便利。金属离子作为节点有机配体作为桥连接起来就形成了拓扑结构，1989年，R.Robson将Wells的拓扑研究运用到了金属配合物上。这为金属配合物的研究指明了方向，配合物的发展从此走向了新的天地。配合物的种类繁多，按照配体的配位模式可以分为简单配合物和螯合配合物，按照中心离子的个数可以分为单核配合物和多核配合物、簇状配合物等，另外还有同多酸型及杂多酸型配合物，羰基配位的羰合物等多种类型[3]。 目前，科学家们已经创造出了许多充满生命力的新领域，配位化学发展迅速，并且在工业方面彰显出了无法取代的实用优越性。它在水质处理、制药、染料、催化、金属的提取和富集、工业分析等方面的应用广泛。主要集中研究于以揭示生命体系和金属相互作用的生物无机化学，以及以开发具有信息储存、超导、光电、磁等特殊功能材料的功能配位化学[4]，特别是金属离子中心和有机配体通过配位共价键或其它弱作用力而形成的金属有机骨架材料领域，因为金属具有机骨架材料具有丰富多彩的拓扑结构及其催化性能、气体吸附分离等方面的广泛应用[5]。
1.2 金属有机骨架材料
1.2.1 金属有机骨架材料的概述
随着科学技术的不断进步，科学家们在新材料领域的研究成果如雨后春笋，尤其是在金属有机微孔材料上。金属有机骨架材料（MOFs）通常以金属或金属簇为连接点，有机配体支撑构成具有周期性无限网络体系或金属骨架，具有化学性质稳定、孔隙率高、孔结构可调控、比表面积较大等优点[613]。金属有机骨架材料因无机金属离子和有机配体的同时存在，所以该类配位聚合物可能具有无机材料的性质也具有有机材料的性质，亦或者会产生出全新的性质，这一点极其吸引着科学家的眼球。金属有机骨架材料的结构非常丰富，因为制备它的金属离子具有丰富配位几何构型和有机配体多变的配位模式，可设计出化学性质独特、结构新奇的MOFs材料[14]。金属有机骨架具有一定的可调控性，我们可以充分利用这一点，设计出独特的结构，合成出具有我们所期望的性质的化合物，如磁性、吸附分离、催化、储存气体等[1521]。金属有机骨架材料作为多功能材料的新军，引起了学术界和工业领域的普遍关注，已经成为了当前材料领域的一个研究前沿和热点。
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