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金属-有机骨架化合物材料,作为一种分子基功能材料,具有拓扑结构多样和孔道尺寸可调等结构特性,在气体的分离与吸附、催化、荧光、化学传感等方面具有广泛的应用前景。因此,定向设计合成具有新颖结构以及特定功能的金属-有机骨架化合物材料成为无机材料化学研究的热点。而金属-有机骨架化合物材料结构的影响因素有很多,例如金属原子中心、有机配体、反应温度、体系溶剂组成以及pH值等,这使得定向合成具有特定结构或功能的金属-有机骨架化合物材料面临很大的技术挑战。本论文中,我们按照晶体学原理,设计合成了不同类型的有机配体,选择不同的溶剂以及辅配体,构筑了多个具有新颖网络拓扑结构的金属-有机骨架化合物,并对这些化合物的结构以及相关性质进行了系统研究。目的在于对影响金属-有机骨架化合物材料结构的因素,进行探索研究。(1)我们设计合成了官能化的5-叠氮间苯二甲酸(H2aip)配体,选择具有不同尺寸的吡啶类配体作为第二配体引入体系中,成功地合成了四个具有不同空间结构的金属-有机骨架化合物,Co(aip)(py)3(1),Co(aip)(4,4’-bipy)(2),Mn(aip)(4,4’-bipy)(3)和Mn(aip)(dptz)(4)(py为吡啶,4,4’-bipy为4,4’-联吡啶,dptz为3,6-二(4-吡啶基)-1,2,4,5-四嗪)。化合物1利用5-叠氮间苯二甲酸为有机配体,吡啶为有机胺,与硝酸钴配位形成金属节点,通过羧酸配体链接不同的金属节点,形成了具有一维(1D)链状分结构的化合物。随后,通过对第二配体的调变,合成了具有二维(2D)层状结构的化合物2。在此基础之上,进一步改变体系金属离子以及第二配体的尺寸,合成了同样具有2D层状结构的化合物3和4。本论文对化合物1-4的热稳定性进行了研究,并对这四个化合物进行了变温磁化率的测试,结果表明这四个化合物具有弱的反铁磁作用。(2)我们设计合成了N,N’-二咪唑硫酰(sdi)这种包含(咪唑-1-基)的中性配体,与过渡金属及不同阴离子配位来调节金属-有机骨架化合物的结构,探索金属离子及阴离子对金属骨架化合物结构的影响。我们在本章中合成了十一个金属-有机骨架化合物[Zn(sdi)(NO3)2(H2O)](5),[Zn(sdi)2(NO3)2](6),[Co(sdi)2(NO3)2](7),[Cu(sdi)2(NO3)2]·2CO(CH3)2(8),[Mn(sdi)2(H2 O)2]·2NO3(9),[Co(sdi)2(H2O)2]·2ClO4(10),[Zn(sdi)(bdc)0.5(OCH3)(H2O)]·Cl O4·H2O(11),[Cd(sdi)(N3)2](12),[Mn(sdi)(N3)2](13),[Ni(sdi)2(SO4)](14)和[Cd(sdi)0.5(btc)(OCH3)](15)。结构分析表明这些金属-有机骨架化合物展现了从零维(0D)到三维(3D)丰富的结构。其中,化合物5是由[Zn(sdi)]2二聚物组成的0D结构;化合物6-11展现了带有密闭环形的1D结构;化合物12是具有63拓扑网格的2D结构;化合物13和14均为3D pcu拓扑,它们的Schl?fli符号为(412·63);化合物15是一个3D(65·8)类CdSO4拓扑。我们对化合物13的磁性以及化合物5,6,11,12和15的荧光性质进行了研究。(3)我们使用刚性配体2,2’-4,4’-联苯二甲酸(NBPDC)分别与1,3-二-(4-吡啶)丙烷(bpp),1,4-二-咪唑丙烷(bib)和1,5-二-咪唑戊烷(bip)这三种柔性配体来构筑一系列的金属-有机骨架化合物。为探究配体的长度,柔韧性及含氮配体的成键角度对金属-有机骨架化合物结构的影响,我们选取了三种不同的半刚性含氮配体1,4-双(咪唑基-1-亚甲基)-苯(1,4-bimb),1,3-双(咪唑基-1-亚甲基)苯(1,3-bimb)和4,4’-二(咪唑基亚甲基)联苯(4,4’-bimbp),作为混合配体的一方来参与金属-有机骨架化合物的构筑。通过NBPDC配体和上述三种含氮配体分别混合,并加入Mn,Zn和Cd三种金属离子,生成了具有2D和3D结构的八种金属-有机骨架化合物[Mn(NBPDC)(1,4-bimb)]n(16),[Zn(NBPDC)(1,4-bimb)]n(17),[Cd(NBPDC)(1,4-bimb)]n(18),[Mn2(NBPDC)2(1,3-bimb)(H2O)]n(19),{Zn(NBPDC)(1,3-bimb)}n(20),[Cd2(NBPDC)2(1,3-bimb)2(H2O)]n(21),[Mn(NBPDC)(4,4’-bimbp)]n(22),[Cd2(NBPDC)2(4,4’-bimbp)2]n(23)。我们分别讨论了这八种金属-有机骨架化合物的配位模式和拓扑结构,并对部分化合物的荧光和磁性进行了讨论。本论文采用溶剂热的合成方法,研究金属离子、反应溶剂、第二配体以及有机配体的修饰对金属-有机骨架化合物的结构及性质的影响。这些合成工作不但丰富了配合物的结构,也为探索结构的规律提供了一定的实验数据,同时对合成的金属-有机骨架化合物的荧光和磁性等性质进行了探索。