以多钒酸盐为构筑块的金属—有机配位聚合物的合成、结构及性能研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jonathanwu
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无机—有机杂化化合物是根据晶体工程学原理,选择适当的过渡金属离子为模板(templating)、多齿有机配体和多金属氧酸盐为构筑块(building block)进行组装而构成的化合物。多钒酸盐由于其结构多变性而具有特异、优越的物理化学性质,已经成为构造新型分子基功能材料的重要无机构筑块。本论文采用水热法,以NiCl2-6H2O、1,3—联(4—吡啶基)丙烷(bpp)、NH4VO3为原料成功的合成了以多钒酸链和柔性有机配体bpp作为构筑块,Ni(Ⅱ)作为模板的无机—有机杂化化合物[Ni3(bpp)4(H2O)4V6O18]·2H2O(Ⅰ);以CuSO4·5H2O、1,3—联(4—吡啶基)丙烷(bpp)、NH4VO3为原料合成了多钒酸链和柔性有机配体bpp作为构筑块,Cu(Ⅱ)作为模板的新型螺旋无机—有机杂化化合物[Cu(bpp)(H2O)V2O6]2·H2O(Ⅱ)。晶体结构分析表明:[Ni3(bpp)4(H2O)4V6O18]·2H2O(Ⅰ)具有三维共价结构,属于单斜晶系,空间群为P21/n,晶胞参数是:a=13.061(3)(?),b=16.385(3)(?),c=15.426(3)(?),β=102.25? V=3226.1(11)(?)3,Z=2。在此化合物中,其晶体结构有三个亚单元构成:二维的配位正离子层{Ni(bpp)2}n2n+、{Ni(bpp)(H2O)2}n2n+和一维钒氧{VO3}nn-链。平行的{Ni(bpp)2}n2n+正离子层之间由{VO3}nn-链连接,而垂直于{Ni(bpp)2}n2n+平面的{Ni(bpp)(H2O)2}n2n+又将不同的{VO3)nn-链连接起来,进而形成了非常复杂的三维共价骨架结构。[Cu(bpp)(H2O)V2O6]2·H2O(Ⅱ)具有三维共价骨架结构,属于四方晶系,空间群为I-42d,晶胞参数是:a=b=15.062(2)(?),c=32.935(7)(?),V=5960.2(17)(?)3,Z=8。该化合物最基本的两个亚结构单元为:分别沿a、b方向螺旋的{Cu(bpp)}n2n+螺旋链和沿a、b方向螺旋的钒氧{V2O)6}n2n-链。沿a、b方向螺旋的{V2O6)n2n+链将连接沿a方向螺旋的{Cu(bpp)}n2n+使其能够在b、c方向上扩展形成三维机构。沿b方向螺旋的{Cu(bpp)}n2n+螺旋链与沿a方向螺旋的{Cu(bpp)}n2n+链穿插在一起,形成新颖的三维共价骨架,这种结构前所未有。在该化合物中[Cu(bpp)]n2n+螺旋链组成了三螺旋结构。通过UV-Vis-NIR漫反射光谱分析,得到该化合物Ⅰ、Ⅱ的能隙值分别为(Eg)为2.7、2.6eV,表明有半导体性质。本论文还将化合物(Ⅰ)与其它三种结构不同,组成类似的化合物的合成条件进行了比较,对可控合成以多钒酸盐为构筑块的无机-有机杂化化合物的条件进行了探讨。
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