【化学工程与工艺专业】【毕业设计】草酸锌配位聚合物的合成与结构研究

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1、（20届）毕业设计草酸锌配位聚合物的合成与结构研究　　　摘要：在水热体系中，首次合成出具有二维层状结构的草酸锌配位聚合物[Zn2(C2O4)2(C3N2H4)2]n，并解析出其单晶结构。此晶体具有草酸锌一维长链，这些长链通过三桥氧原子结合在一起。在此化合物中，草酸根和锌原子有两种不同的配位方式：二双齿配体螯合和二双齿配体桥联螯合，后者在草酸锌中非常罕见。关键词：草酸锌；配位聚合物；水热合成Abstract:Anewmetal-organiccoordinationpolymer[Zn2(C2O4)2(C3N2H4)2]nhasbeenhydrothermallysynthesized.T

2、hecompoundhasa2Dnetwork,whichconsistsofinfinitezinc(II)oxalatechainsconnectedtoeachotherbythree-coordinatedoxygenatoms.Furthermore,therearetwocoordinationmodesofoxalatetozincions:chelatebis-bidentateandchelate/bridgingbis-bidentateinthecompound,andthelatterisrareamongzincoxalates.Keywords：zinc(II

3、)oxalate;coordinationpolymer;hydrothermalsynthesis目录摘要IAbstractII1绪论11.1引言11.2多羧酸配位聚合物11.3草酸盐配位聚合物21.4草酸盐配位聚合物的制备52实验方法72.1原料和试剂72.2层状草酸锌单晶的合成72.3表征和分析方法73结果与讨论83.1草酸锌单晶结构解析83.1.1晶体学数据83.1.2结构描述93.2草酸锌晶体的表征113.2.1组成分析113.2.2红外光谱研究123.2.3热失重研究124结论13致谢14参考文献151绪论1.1引言具有无限连续结构的配合物叫配位聚合物，其设计和合成也是晶体工

4、程研究的重要的内容之一。这是因为配位聚合物的结构可以调控、修饰，热稳定性较好，它结合了复合高分子和配合物两者的特点，因此在分子与离子交换、吸附与选择性催化、光电子与磁性材料等多方面具有潜在的应用价值。在配位聚合物中，有机配体和金属离子或金属簇之间的相互作用具有一定的指向性，可以形成各式各样的一维、二维和三维网络结构的功能配合物。对于配位聚合物来说，很多的重要性质都取决于它们的拓扑结构，而构筑骨架结构的关键在于无机和有机基础模块的选择。在合成各类杂合物的时候，一些含氮有机物，比如咪唑，经常被作为反应原料，这是因为氮原子能作为配体和中心金属原子发生配位。另一方面，草酸根是典型的二齿配体，它能

5、很好地调节金属中心之间的磁相互作用，所以它和过渡金属的配位得到了广泛研究。然而，在众多的金属有机配合物中，草酸盐化合物却很少有人报道。此外，高温高压水热法在配合物的合成中也并不多见。在本课题中，我们将分别选择草酸根和咪唑作为无机和有机配体，利用水热法合成新颖的金属有机配位聚合物。利用X射线单晶衍射解析其空间结构，并使用XRD、IR和TGA等手段对化合物进行全面表征。1.2多羧酸配位聚合物多羧酸金属配位聚合物是金属离子和多羧酸配体通过自组装而形成的一类化合物，它们结合了有机高分子和配位化合物两者的特点，有关研究内容涉及无机化学(配位化学)、材料化学、晶体工程学等学科领域。由于这类物质具有有

6、趣的拓扑结构，在磁性材料、非线性光学材料、超导材料、纤维旋光材料、分子筛等功能材料方面拥有潜在的应用价值，引起了人们的广泛关注[1-2]。在多羧酸金属配位聚合物的构建过程中，影响其结构及性能的因素很多，如多羧酸配体的结构、金属离子的配位模式、对离子、无机一有机组成的配比以及反应条件等，其中，起着至关重要作用的是选择合适的多羧酸结构单元(buildingblocks)一多羧酸配体和合适的金属离子。在多羧酸金属配位聚合物中，多羧酸配体通过桥联配位作用与金属离子键合，决定网络的拓扑结构。这是因为，第一，多羧酸配体的每一个羧基在与金属离子键合时有多种配位方式[3-5]5，其中，只与一个金属离子配

7、位的称为非桥式羧基，与二个或二个以上金属离子配位的称为桥式羧基；依据所键合金属离子的数目，桥式羧基又可分为双齿、三齿及四齿三种类型，依据其键合模式的不同又分为顺一顺、顺一反、反一反三种类型；第二，多羧酸配体的不同羧基与金属离子键合可以有相同或者不同的配位模式，多元羧酸与金属离子组合可形成多核金属离子的次级结构单元(secondarybuildingunit,SBU)，进而由次级结构单元构造配位聚合物网络结构。第三，由于羧基(-COO