含有多羧酸吡啶配体的cu(ii)配合物的构筑【字数：9450】
有机金属骨架因其拥有良好的热稳定性和高孔隙率，使得其在气体存储与分离、吸附、催化以及传感等领域存在超高的潜在价值致使其备受科研工作者们的关注。本文利用4-（4-硫甲基吡啶）-苯甲酸（Hptmb)为配体，和Cu(NO3)2·3H2O在溶剂热条件下构筑了一种新型有机金属配合物[Cu(Hptmb)2]。利用单晶衍射仪对该配合物的晶体进行测试，其晶体学数据为a=5.9014(12)?，b=11.117(2)?，c=11.624(2) ?，α=67.690(4)°，β=79.641(4)°，γ=87.085(4)°。根据对其晶体学数据的分析，结果显示该配合物的晶体属于三斜晶系，空间点群类型为P-1。
目录
1.前言 1
1.1金属有机骨架材料的发展与研究进展 1
1.2金属有机骨架材料的应用 4
1.2.1储氢材料 4
1.2.2催化剂载体 5
1.2.3分离检测 6
1.3金属有机骨架的合成方法 7
1.3.1溶剂热法 7
1.3.2微波法 7
1.4溶剂热法对于配合物结构的影响因素 7
1.4.1反应的温度 8
1.4.2配体的影响 8
1.4.3其他影响因素 8
1.5含羧酸类配体的金属有机骨架 9
1.6本课题的研究内容和意义 10
2.实验试剂与仪器 11
2.1实验试剂 11
2.2实验仪器 11
3.羧酸吡啶配体的合成与表征 13
3.1羧酸吡啶配体的合成 13
3.2羧酸吡啶配体的表征 14
3.2.1配体的红外光谱表征 14
3.2.2配体的核磁氢谱 15
4.配合物的合成与表征 16
4.1配合物的合成 16
4.2结果和讨论 17
4.2.1配合物合成讨论 17
4.2.2配合物的结构测定和表述以及晶体学数据 18
4.2.3配合物的红外表征 21
5.总结与展望 22
参考文献 23
致谢 25 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
1.前言
1.1金属有机骨架材料的发展与研究进展
金属有机骨架（metalorganic frameworks, MOFs）在过去的近三十多年内取得了超乎想象的发展，它是一种配位聚合物，其具有多孔结构，有着优越的3D空间结构，一般金属离子作为配位中心，有机配体承担着支撑骨架作用，通过设计，进行自组装形成了有着周期性网状结构，并且其结构可以在3D空间内拓展。MOFs还有一些其他的表述方法，这些表述的名称也在一定程度上体现了它们的性质，比如多孔聚合物它们属于配位聚合物（Porous Coordination Polymers, PCP），其典型特征就在于它们有着多孔性和高热稳定性；再如，有机无机杂化材料（OrganicInorganic Hybrid Materials）；还有经常见到的，最常用的配位聚合物（Coordination Polymers）。MOFs作为新型的功能型材料，结合了配合物和高分子聚合物的优点，以其高孔隙率、比表面积大、孔径和孔道可调性、热稳定性好以及结构多样性，已经在材料应用的各个领域表现出了超凡的价值。
初代MOFs材料是由Kittagawa等人于上个世纪90年代中期被合成出来的，但是当时合成的技术并不成熟，MOFs材料的热稳定性不好，当客体分子离去后，骨架结构塌陷，晶体结构被破环后，并未形成永久性孔隙。所以也就是说，第一代MOFs材料其孔道需要有客体分子作为支撑，当客体分子离去后，孔道就会坍塌，如若作为气体储存材料，那么利用此种MOFs材料来吸附储存气体，只能是一次性的，所制作出来的MOFs材料并不能循环利用，这并不符合可持续发展的理念，同时也会造成浪费。于是科研人员的不断尝试，试图制备出具有永久孔隙的MOFs材料，这便使得科研人员加快了对于第二代MOFs材料的研究，第二代MOFs材料也就是具有永久孔隙的多孔材料，当客体分子离去后，MOFs的孔径和孔道不会发生变化。而第三代MOFs材料是指当MOFs材料收到光照或者化学刺激激活后，亦或是压力改变或溶剂分子离去后，MOFs的骨架结构会发生相应的变化。
/
图1.1 MOFs的结构及应用
1997年Dr.Susumu Kitagawa等人利用4，4联吡啶分别和硝1酸铜、硝酸镍以及硝酸钴在丙酮/乙醇的溶液中合成了三种配合物分别为：{[Co2(4,4’bpy)3(NO3)4H2O)x}n，{[Ni2(4,4’bpy)3(NO3)4]H2O)x}n和{[Zn2(4,4’bpy)3(NO3)4]H2O)x}n。并且利用气体的可逆吸附科研分别这三种MOFs，它们在136atm的压力范围内，可以对甲烷、氮气和氧气进行可逆吸附，并且晶体的结构不会改变[1]。如图1.1是Kitagawa等人合成的MOFs对于气体的吸附。
/
图1.2 MOFs对于气体的吸附
1999年Yaghi和Li等人合成了一种具有开放骨架结构的[Ge9 O18 (OH)4 ]2(H2 ppz)0.5(H2O) (ASU14, ppz=哌嗪)，它已经属于永久孔隙的MOFs，当孔道中的客体分子离去后，孔道不会塌陷，骨架结构完整，这种MOFs的成功合成标志着金属有机骨架的研究进入了一个全新的纪元，因为此前研究的MOFs基本上都是属于非永久性孔隙的金属有机骨架[2]。如图1.3为ASU14的三维空间结构。
/
图1.3 ASU14的三维空间结构
2002年Mohamed Eddaoudi和Yaghi课题组通过对修饰官能团的设计，利用对苯二甲酸系列类似物成功地合成了IRMOF系列的材料，其孔径范围为3.8?28.8?，这是MOFs材料里程碑式的发展，因为他们的研究工作成功地实现了MOFs材料的孔径从微孔到介孔（孔径小于2 nm的称为微孔；大于50 nm的孔径称之为大孔；孔径在250 nm的称为介孔或称中孔）的发展[3]。如图，MOF101是他们合成的Cu2[oBrC6H3(CO2)2]2(H2O)2(DMF)8(H2O)2的结构。
目录
1.前言 1
1.1金属有机骨架材料的发展与研究进展 1
1.2金属有机骨架材料的应用 4
1.2.1储氢材料 4
1.2.2催化剂载体 5
1.2.3分离检测 6
1.3金属有机骨架的合成方法 7
1.3.1溶剂热法 7
1.3.2微波法 7
1.4溶剂热法对于配合物结构的影响因素 7
1.4.1反应的温度 8
1.4.2配体的影响 8
1.4.3其他影响因素 8
1.5含羧酸类配体的金属有机骨架 9
1.6本课题的研究内容和意义 10
2.实验试剂与仪器 11
2.1实验试剂 11
2.2实验仪器 11
3.羧酸吡啶配体的合成与表征 13
3.1羧酸吡啶配体的合成 13
3.2羧酸吡啶配体的表征 14
3.2.1配体的红外光谱表征 14
3.2.2配体的核磁氢谱 15
4.配合物的合成与表征 16
4.1配合物的合成 16
4.2结果和讨论 17
4.2.1配合物合成讨论 17
4.2.2配合物的结构测定和表述以及晶体学数据 18
4.2.3配合物的红外表征 21
5.总结与展望 22
参考文献 23
致谢 25 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
1.前言
1.1金属有机骨架材料的发展与研究进展
金属有机骨架（metalorganic frameworks, MOFs）在过去的近三十多年内取得了超乎想象的发展，它是一种配位聚合物，其具有多孔结构，有着优越的3D空间结构，一般金属离子作为配位中心，有机配体承担着支撑骨架作用，通过设计，进行自组装形成了有着周期性网状结构，并且其结构可以在3D空间内拓展。MOFs还有一些其他的表述方法，这些表述的名称也在一定程度上体现了它们的性质，比如多孔聚合物它们属于配位聚合物（Porous Coordination Polymers, PCP），其典型特征就在于它们有着多孔性和高热稳定性；再如，有机无机杂化材料（OrganicInorganic Hybrid Materials）；还有经常见到的，最常用的配位聚合物（Coordination Polymers）。MOFs作为新型的功能型材料，结合了配合物和高分子聚合物的优点，以其高孔隙率、比表面积大、孔径和孔道可调性、热稳定性好以及结构多样性，已经在材料应用的各个领域表现出了超凡的价值。
初代MOFs材料是由Kittagawa等人于上个世纪90年代中期被合成出来的，但是当时合成的技术并不成熟，MOFs材料的热稳定性不好，当客体分子离去后，骨架结构塌陷，晶体结构被破环后，并未形成永久性孔隙。所以也就是说，第一代MOFs材料其孔道需要有客体分子作为支撑，当客体分子离去后，孔道就会坍塌，如若作为气体储存材料，那么利用此种MOFs材料来吸附储存气体，只能是一次性的，所制作出来的MOFs材料并不能循环利用，这并不符合可持续发展的理念，同时也会造成浪费。于是科研人员的不断尝试，试图制备出具有永久孔隙的MOFs材料，这便使得科研人员加快了对于第二代MOFs材料的研究，第二代MOFs材料也就是具有永久孔隙的多孔材料，当客体分子离去后，MOFs的孔径和孔道不会发生变化。而第三代MOFs材料是指当MOFs材料收到光照或者化学刺激激活后，亦或是压力改变或溶剂分子离去后，MOFs的骨架结构会发生相应的变化。
/
图1.1 MOFs的结构及应用
1997年Dr.Susumu Kitagawa等人利用4，4联吡啶分别和硝1酸铜、硝酸镍以及硝酸钴在丙酮/乙醇的溶液中合成了三种配合物分别为：{[Co2(4,4’bpy)3(NO3)4H2O)x}n，{[Ni2(4,4’bpy)3(NO3)4]H2O)x}n和{[Zn2(4,4’bpy)3(NO3)4]H2O)x}n。并且利用气体的可逆吸附科研分别这三种MOFs，它们在136atm的压力范围内，可以对甲烷、氮气和氧气进行可逆吸附，并且晶体的结构不会改变[1]。如图1.1是Kitagawa等人合成的MOFs对于气体的吸附。
/
图1.2 MOFs对于气体的吸附
1999年Yaghi和Li等人合成了一种具有开放骨架结构的[Ge9 O18 (OH)4 ]2(H2 ppz)0.5(H2O) (ASU14, ppz=哌嗪)，它已经属于永久孔隙的MOFs，当孔道中的客体分子离去后，孔道不会塌陷，骨架结构完整，这种MOFs的成功合成标志着金属有机骨架的研究进入了一个全新的纪元，因为此前研究的MOFs基本上都是属于非永久性孔隙的金属有机骨架[2]。如图1.3为ASU14的三维空间结构。
/
图1.3 ASU14的三维空间结构
2002年Mohamed Eddaoudi和Yaghi课题组通过对修饰官能团的设计，利用对苯二甲酸系列类似物成功地合成了IRMOF系列的材料，其孔径范围为3.8?28.8?，这是MOFs材料里程碑式的发展，因为他们的研究工作成功地实现了MOFs材料的孔径从微孔到介孔（孔径小于2 nm的称为微孔；大于50 nm的孔径称之为大孔；孔径在250 nm的称为介孔或称中孔）的发展[3]。如图，MOF101是他们合成的Cu2[oBrC6H3(CO2)2]2(H2O)2(DMF)8(H2O)2的结构。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/hxsf/19.html
