哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
目录
摘要 ............................................................................................................................ I Abstract ....................................................................................................................... II 第1章绪论 .. (1)
1.1 课题研究的背景及意义 (1)
1.2 功能配合物的研究进展 (2)
1.3 功能配合物的合成方法 (5)
1.3.1 水热法 (5)
1.3.2 扩散法 (5)
1.4 两类常见的功能配合物 (6)
1.4.1 含氮杂环类配体的功能配合物 (6)
1.4.2 含羧酸类配体的功能配合物 (7)
1.5 功能配合物的应用前景 (9)
1.5.1 分子基磁性材料 (9)
1.5.2 光学材料 (10)
1.5.3 锂电材料 (12)
1.6 主要研究内容 (14)
第2章实验材料与分析手段 (16)
2.1 实验药品 (16)
2.2实验仪器 (17)
2.3 有机配体的合成 (17)
2.3.1 4-苯并咪唑-1-苯甲酸配体（HCPBm）的合成 (17)
2.3.2 2,6-(3,5-二甲基-1-吡唑基)吡啶酸配体（DPPA）的合成 (18)
2.4 分析手段 (18)
2.4.1 红外光谱（IR）分析 (18)
2.4.2 核磁共振氢谱分析 (19)
2.4.3 X射线单晶衍射仪 (19)
2.4.4 元素分析 (19)
2.4.5 X射线粉末衍射（PXRD） (19)
2.4.6 热重分析（TGA） (19)
2.4.7 吸附性能测试 (19)
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2.4.8 电化学性能测试 (20)
2.4.9 荧光光谱分析 (20)
第3章配合物的合成及表征 (21)
3.1 引言 (21)
3.2 配合物的合成 (21)
3.2.1 配合物(1)的合成 (21)
3.2.2 配合物(2)的合成 (22)
3.2.3 配合物(3)的合成 (22)
3.2.4 配合物(4)的合成 (22)
3.2.5 配合物(5)的合成 (22)
3.2.6 配合物(6)/(7)的合成 (23)
3.2.7 配合物(8)的合成 (23)
3.3 配合物的红外（IR）表征 (23)
3.3.1 配合物(1)的红外（IR）表征 (23)
3.3.2 配合物(2)的红外（IR）表征 (24)
3.3.3 配合物(3)的红外（IR）表征 (25)
3.3.4 配合物(4)的红外（IR）表征 (25)
3.3.5 配合物(5)的红外（IR）表征 (26)
3.3.6 配合物(6)的红外（IR）表征 (27)
3.3.7 配合物(7)的红外（IR）表征 (27)
3.3.8 配合物(8)的红外（IR）表征 (28)
3.4 本章小结 (29)
第4章配合物的晶体结构 (30)
4.1 引言 (30)
4.2 配合物的晶体结构测定 (30)
4.3 配合物的结构 (32)
4.3.1 配合物(1)的结构 (32)
4.3.2 配合物(2)的结构 (33)
4.3.3 配合物(3)的结构 (35)
4.3.4 配合物(4)的结构 (36)
4.3.5 配合物(5)的结构 (38)
4.3.6 配合物(6)的结构 (40)
4.3.7 配合物(7)/(8)的结构 (42)
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4.4 配合物相纯度表征 (45)
4.5 本章小结 (47)
第5章配合物的性能研究 (48)
5.1 引言 (48)
5.2 配合物热稳定性表征 (48)
5.2.1 配合物(2)热重分析（TGA） (48)
5.2.2 配合物(3)热重分析（TGA） (49)
5.2.3 配合物(4)热重分析（TGA） (50)
5.2.4 配合物(7)热重分析（TGA） (50)
5.3 配合物的荧光性能研究 (51)
5.4 配合物的吸附性能研究 (52)
5.5 配合物的电化学性能研究 (54)
5.6 本章小结 (57)
结论 (58)
参考文献 (59)
附录 (66)
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 (76)
哈尔滨工业大学学位论文原创性声明和使用权限 (77)
致谢 (78)
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第1章绪论
1.1 课题研究的背景及意义
在经济飞速发展的今天，材料同信息、能源作为三大经济支柱，已引起各国科学家由其是材料化学家的广泛关注，功能配合物作为材料家族的又一新兴成员，因其具有可控的结构同时兼具了无机有机材料的优势及其自身具有一系列的独特性质[1]，使其在分子磁体[2]、气体存储与分离[3]、传感[4]、离子交换[5]、催化[6]、发光[7]、分子识别[8]、电化学能量储存[9]和生物医学[10]等方面均表现出了良好的应用前景。可以预期，对配合物新颖独特的拓扑结构及优良光、电、磁等性能的研究不仅能够促进配位化学、无机有机化学等学科的交叉融合，同时还可以扩宽化学发展的新局面。
就目前而言，设计合成具有特定功能的新型配合物已成为配位化学和材料化学家们研究的新热点，而配合物的功能主要取决于其结构[11]。近些年来，许多国内外的课题组均致力于探究不同功能配合物的合成规律，但由于其影响因素颇多，例如：pH值、抗衡离子、溶剂分子、配体的结构、模板剂、金属离子与有机桥联配体的浓度和配比、反应时间及温度，而且还会有多种因素的协同作用[12]，使得有效调控配合物的结构进而调控其功能已成为了一项非常具有挑战性的工作，同时也使得配位化学的发展进入瓶颈。
在功能配合物中，有机配体与金属离子由于受实验条件等多种因素影响可以形成一系列具有新颖独特结构及特殊光电磁性能[13]的配合物，因此我们以功能为导向，设计合成一系列有机配体，选取不同的金属离子，并通过探究影响配合物结构的不同因素，构筑具有预期新颖结构和功能的配合物，进而达到设计及合成特定功能配合物的目的，故选取适合的有机配体就变得至关重要。经过大量的理论研究及实验结果显示，含氮杂环羧酸类配体更有助于构筑结构新颖的配合物。其优点如下：一、羧基具有单齿、螯合等多种即灵活又丰富多彩的配位方式，而配位方式的多样性一方面可形成多种桥联模式，另一方面又可以增强配合物的稳定性[14]；二、羧基具有较大的负电荷密度，从而更有助于与金属离子配位，提高其配位能力[15]；三、羧基可在配位过程当中全部或部分去质子化，从而展现出不同的配位几何形成维数更高且结构更加新颖的配合物。
四、杂环中的N原子易于形成氢键，同时其具有芳香性和较强的配位能力，故更易于生成高连接、稳定性更强的配位化合物[16]。
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