溶剂热合成三维开放骨架结构配位聚合物Zn3(C9H3O6)2(C9H4O6)(N(CH3)4)2(H3O)Cl
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配位聚合物的应用研究研究组姓名选题意义配位聚合物(coordination polymers)是有机配体与金属离子通过自组装过程形成的具有周期性网络结构的晶体材料。
它结合了复合高分子和配位化合物两者的特点,是一类具有特殊性质的杂化材料。
作为新型功能性分子材料,配位聚合物的设计与合成,结构及其性能的研究越来越受到各个领域科学家的重视,形成了跨越多个学科的热点研究领域。
报告内容具有三维空旷网络结构的金属有机骨架材料(metal-organic framework,MOFs)是一种稳定的配位聚合物材料。
MOFs材料在溶剂分子脱除后能保持骨架结构稳定,具有超大的比表面积和孔体积。
稳定性的提高大大拓展了MOFs材料的应用领域,成为MOFs材料发挥其特殊性质的基础。
MOFs材料可以用于类分子筛载体、气体存储和分离、非线性光学、分子磁体、手性拆分、发光材料、光电转化、催化等众多领域。
其中MOFs在多相不对称催化和光催化领域的应用由于其重要性逐渐受到科学家的重视。
使用具有手性催化活性的有机分子作为配体,可以得到具有手性催化活性的MOFs材料。
这是一种特殊的多相化方式,催化剂负载量大,活性中心均匀分布,开放的孔道有利于底物与活性中心接近。
在手性催化中具有重要应用的卟啉、席夫碱、联萘配体都已成功合成了MOFs材料,而且材料具有较好的手性选择性。
以光学纯的手性酒石酸衍生物为配体,合成具有手性孔道的MOFs材料,不仅可以成功地拆分外消旋的配位化合物,而且还成功实现了对酯交换反应的不对称催化作用。
理论计算表明,MOFs材料也是一种合适的半导体材料,能带带隙在1.0到5.5eV之间。
有机部分吸收光子的能量,能够发生从有机到无机部分的电荷转移。
从而像半导体一样,能作为电子给体和受体。
光激发后,MOFs材料能发生光致变色、光催化产氢、光催化氧化有机物等反应。
前景展望由于作为配位聚合物组成部分的金属离子和有机配体的高度可调性和配位方式的多样性,配位聚合物具有无限的组成和结构可裁性,这是其它材料所无法比拟的。
2020.29科学技术创新均苯三甲酸过渡金属配位聚合物的合成、表征及性质研究王润雪高巍乔劲松李红双(吉林建筑科技学院,吉林长春130114)金属有机骨架材料是一种呈三维网络结构的新型多孔材料,主要以均苯三甲酸作为配体,由均苯三甲酸根离子与金属离子连接组成其骨架结构,在催化、氢分离、储氢等领域具有较大的开发潜力,可为工业生产及日常生活提供更加理想的多孔材料。
1配位聚合物1.1组成结构配位聚合物通常以金属、金属簇作为连接器,以有机配体作为连接体,依据配位键分为一维、二维、三维等结构类型,其中典型的一维包含直链、双链、螺旋链等,二维结构体现为四方格子形网络,三维结构则包含金刚石拓扑网络、石英、方硼石等多种复杂结构[1]。
1.2多孔配位聚合物相较于常规配位聚合物,多孔配位聚合物在气体催化、储存与分离上具备更好的性能优势。
常用配体材料分为含N 给体的配位、含O 给体的配位两种类型,前者多选用刚性中性配体,孔道有限;后者在配位后配体呈负电性,骨架多为中性。
基于此,拟采用羧配类配体与过渡金属合成配位聚合物,用于判断不同合成条件对于最终配位聚合物骨架稳定性的影响[2]。
2基于溶剂热法合成均苯三甲酸及其表征、性质分析2.1均苯三甲酸-微孔锌2.1.1实验操作实验仪器包含STA409PC 综合热分析仪、SMART APEX Ⅱ型单晶X-射线衍射仪,实验工具为高压釜和烘箱,实验试剂选用均苯三甲酸、Zn(CH 3COO)2·2H 2O 、N,N-二甲基甲酰胺等。
量取0.26g 浓度为1mmol 的Zn (CH 3COO)2·2H 2O 和0.25g 浓度为1.2mmol 的均苯三甲酸置于高压釜内,向高压釜内加入10mL 的N,N-二甲基甲酰胺,在140°C 温度条件下加热48h 后取出,待冷却至室温后生成透明块状晶体,利用N,N-二甲基甲酰胺清洗3次后进行过滤、烘干保存,产率约为84%。
取规格为0.36mm ×0.3mm ×0.2mm 的透明块状晶体放入衍射仪内,利用经由石墨单色器处理后的Mo 靶K α射线在区间(2.26°,28.29°)内进行扫描,在293(2)K 下收集到3813个衍射点,最终偏差因子R 1=0.062、wR 2=0.118。
溶剂热合成手性三维开放式网络[Zn(pydc) (DMA)]n·2(DMA)王新龙,秦 超(东北师范大学化学学院多酸科学教育部重点实验室,长春 130024)摘 要:本文通过溶剂热方法合成一种具有手性孔道的三维开放骨架结构的配位聚合物[Zn(pydc) (DMA)]n·2(DMA)。
单晶X射线衍射分析表明该化合物结晶于正交晶系,空间群P212121,晶胞参数a=1.0771(5) nm,b=1.1528(5) nm,c=1.4879(5) nm,α=β=γ= 90.00(0)°,V =1.8475(13) nm3。
该化合物是由吡啶-3,5-二羧酸(pydc)配体桥连Zn离子构筑的三维网络。
关键词:配位化学;晶体结构;手性;配位聚合物中图分类号:O611.4文献标识码:A 文章编号:1673-7180(2008)06-0392-3Solvthermal synthesis of a chiral 3D open framework[Zn(pydc)(DMA)]n·2(DMA)WANG Xinlong,QIN Chao(Key Laboratory of Polyoxometalates Science of Ministry of Education, Northeast Normal University,Changchun 130024)Abstract: Compound [Zn(C7H3NO4) (C4H9ON)]n·2(C4H9ON) is synthesized under solvthemal conditions, and its crystal structure is determined by using single crystal X-ray diffraction. The compound crystallizes in orthorhombic space group P212121 with a=1.0771(5) nm,b=1.1528(5)nm,c=1.4879(5) nm,α=β=γ= 90.00(0)°,V =1.8475(13)nm3. Three zinc centers link with each other through pyriding-3,5-dicarboxylic acid ligand to form a 3-dimentional open framework.Key words: coordination chemistry;crystal structure;charity;polymer0 引言孔状金属-有机配位聚合物的结构由于具有可以调控、修饰、热稳定性较好且结合了有机化合物与无机物的特点,在吸附、催化、光学、电学以及磁学等多方面具有巨大的应用潜力。
溶剂热法合成纳米配位聚合物UiO-67及有机染料吸附性能研究张嘉静;姜欣;姜雪;杨吉民【期刊名称】《河南化工》【年(卷),期】2018(35)12【摘要】利用配位调节剂辅助溶剂热法可控合成了纳米配位聚合物Ui O-67, 利用扫描电子显微镜(FESEM) 、X射线粉末衍射(XRD) 、傅里叶-红外光谱(FT-IR) 和差热分析(TGA) 等手段进行结构表征.由于Ui O-67纳米材料具有大的比表面积和孔体积, 制备的纳米材料对甲基橙具有出色的吸附能力, 在热力学方面, Langmuir热力学方程比Freudlich热力学方程更能描述实验结果.%Nano-coordination polymers Ui O-67 with controllable morphology and size are successfully obtained by coordination modulator-assisted solvothermal method.The as-obtained products are characterized by powder X-ray diffraction(PXRD), scanning electron microscopy(SEM), infrared spectroscopy(IR)(FT-IR) and thermogravimetric analysis(TGA) .Owing to the high surface area and pore volume, the Ui O-67 nanostructures exhibit excellent adsorption capability for the dye of methyl orange.In the isothermal adsorption equilibrium studies, the Langmuir isotherm model could better represent equilibrium data.【总页数】4页(P21-24)【作者】张嘉静;姜欣;姜雪;杨吉民【作者单位】山东临沂大学化学化工学院,山东临沂 276000;山东临沂大学化学化工学院,山东临沂 276000;山东临沂大学化学化工学院,山东临沂 276000;山东临沂大学化学化工学院,山东临沂 276000【正文语种】中文【中图分类】TQ615【相关文献】1.两个金属铜配位聚合物Cu3(2,2′-bipy)2(C8H4O4)2(C8H5O4)2和Cu(Ⅰ)Cu(Ⅱ)(4,4′-bipy)1.5(C8H4O4)(C8H5O4)混合溶剂热合成及结构与性能研究 [J], 高路;李光华;毕明辉;胡亚微;刘晓敏;施展;冯守华2.镉-铀纳米孔洞金属-有机配位聚合物的合成、结构及光学性能研究 [J], 吴红燕;林武滔;王仁章3.溶剂热法合成纳米尺度配位聚合物UiO-66及在染料吸附性能的研究 [J], 于孟显;刘红雷;杨吉民4.溶剂热法合成微纳米配位聚合物MIL-101及超强吸附刚果红的性能研究 [J], 张艳; 殷昀; 童孟轩; 孙铭; 杨吉民5.二重穿插配位聚合物[Zn_2(1,3-bip)_2(bpdc)_2·DMF]_n的溶剂热合成、晶体结构及荧光性能研究 [J], 李培煊因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
金属有机骨架的合成与表征金属有机骨架(Metal-Organic Frameworks,简称MOFs)是一种新型的材料,由金属离子和有机配体通过配位键形成二维或三维的网络结构。
这种材料具有高比表面积、可控的孔径大小和可调的化学性质等特点,在催化、分离、气体存储等领域有着广泛的应用。
今天我将为您介绍一下MOFs的合成方法以及表征手段。
一、MOFs的合成方法:1. 水热法:该方法是将金属离子与配体在高温高压的水溶液中进行反应。
水热法合成MOFs的优点是反应条件温和,易于控制,适合大规模生产。
但是该方法的缺点是反应时间长,产物纯度不高。
2. 溶剂热法:溶剂热法是一种将金属离子与有机配体在有机溶剂中进行反应的方法。
该方法的优点是合成反应迅速,所得产物纯度高,但是需要使用高沸点有机溶剂,产物的孔径大小难以控制。
3. 气相法:气相法是一种利用金属有机固体化合物在高温下与气体反应,生成MOFs的方法。
该方法的优点是简单快捷,反应条件较为温和。
但是需要高温高压的反应条件,难以得到高纯度的产物。
二、MOFs的表征手段:1. X射线衍射:X射线衍射可以用来研究MOFs的晶体结构,确定其晶格参数和孔径大小。
通过衍射峰的位置和强度,可以确定MOFs的相位和纯度。
2. 热重分析:热重分析可以用来研究MOFs的稳定性和热分解温度。
通过热失重曲线,可以确定MOFs的热稳定性,预测其热分解温度。
3. 红外光谱:红外光谱可以用来研究MOFs的结构、配位键以及吸附性质。
通过配位键振动频率和吸收峰强度,可以确定MOFs的结构和配位键类型。
4. 气相质谱:气相质谱可以用来研究MOFs的吸附储气性能。
通过加热MOFs,在高温下将吸附在其孔道中的气体逐渐释放,然后通过质谱分析来确定其吸附储气性能。
总之,MOFs是一种非常有前途的材料,在许多领域有着广泛的应用。
其合成方法和表征手段也在不断地发展和完善。
未来,随着MOFs的研究和应用不断深入,相信这种材料会面临着更加广阔的发展前景。
三维钴孔洞配位聚合物晶体结构及性质研究周利君; 王红; 王尧宇; 梁燕萍【期刊名称】《《西北大学学报(自然科学版)》》【年(卷),期】2009(039)004【摘要】目的基于有机酸配体合成具有大孔洞的配位聚合物,配合物有望在客体吸附、气体存储、离子交换及催化方面具有应用前景。
方法采用水热法合成孔洞配位聚合物{[Co(HCOO)3].2.5H2O}n(1),通过X-射线单晶衍射测定了单晶结构,并进行了元素分析、红外光谱、热分析等研究。
结果配合物属六方晶系,空间群R-3c;晶胞参数:a=0.821 2 5(11)nm,b=0.821 25(11)nm,c=2.2351(5)nm,γ=120°;V=1.305 5(4)nm;Z=6;最终偏离因子R=0.036 9。
结论配合物中每个Co(Ⅲ)原子与6个甲酸根配位,每个甲酸根二齿桥联两个Co(Ⅲ)原子,形成了三维孔洞金属-有机框架(MOF)结构,孔洞的尺寸为1.018 8×1.018 8 nm,客体水分子呈少有的三角双锥构型正好排列在孔洞中心。
热重分析研究表明配合物框架在205℃时开始坍塌。
【总页数】4页(P608-611)【作者】周利君; 王红; 王尧宇; 梁燕萍【作者单位】西安电子科技大学应用化学系陕西西安 710071; 西北大学合成与天然功能分子化学教育部重点实验室/化学与材料科学学院陕西西安 710069【正文语种】中文【中图分类】O61【相关文献】1.三维网状配位聚合物[Zn(HBIDC)·H2O]n的合成、晶体结构及光谱性质研究 [J], 董玉伟;范瑞清;王平;王丽媛;杨玉林2.两个由2,3,5-吡啶三酸构筑的三维网状配位聚合物的合成、晶体结构和性质研究[J], 夏军;李田田;龚小林;郑春明3.三维Y(Ⅲ)-Ag(Ⅰ)异金属配位聚合物的合成、晶体结构与性质研究 [J], 李新发;赵华俊;曾启华4.二维钴钒配位聚合物[Co(PyHbim)2V2O6]n的合成、晶体结构及性质研究 [J], 杨浩;孙汝中;包晓玉;行文茹;冯玉泉5.三维银配位聚合物晶体结构及性质研究 [J], 刘青;刘萍因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
新型三维开放骨架磷酸铝化合物的合成及晶化过程中的共模板效应王爱天;孙洋洋;徐如人;闫文付【摘要】以1,2-丙二胺(1,2-DAP)为结构导向剂, 在180 ℃加热摩尔组成为n(Al2O3)∶n(P2O5)∶n(1,2-DAP)∶n(H2O)=1∶6∶5.5∶139的初始混合物, 合成了具有AlPO-CJ31骨架结构的新型三维开放骨架磷酸铝化合物(1);加热摩尔组成为n(Al2O3)∶n(P2O5)∶n(1,2-DAP)∶n(H2O)=1∶6∶7.5∶139的初始混合物, 合成了二维层状磷酸铝化合物APDAP12-150.利用X射线粉末衍射分析(XRD)、元素分析、热重/差热分析等表征手段确认了化合物1的分子式为[Al4P5O20·H3O·H2O]·[H3NCH2CHNH3CH3], 质子化的水分子与双质子化的1,2-丙二胺共同起到了导向化合物1的作用.调变初始混合物中1,2-丙二胺的比例可显著影响其模板效应.1,2-丙二胺比例较低[n(1,2-DAP)=5.5]时, 产物为三维开放骨架化合物, 而当其比例较高[n(1,2-DAP)=7.5]时, 产物为二维层状化合物.%By heating the initial mixture with the molar composition ofn(Al2O3)∶n(P2O5)∶n(1,2-DAP)∶n(H2O)=1∶6∶x∶139(1,2-DAP refers to 1,2-diaminopropane) at 180 ℃, a new three-dimensional open-framework aluminophosphate(compound 1) and a two-dimensional layered aluminophosphate APDAP12-150 were obtained at x=5.5 and x=7.5, respectively.The framework topology of compound 1 is the same as that of AlPO-CJ31, a three-dimensional open-framework aluminophosphate directed by the template of diethylenetriamine.By combing the results of powder X-ray diffraction analysis(XRD), elemental analysis(C, H, N) and TG-DTA analysis, the composition of compound 1 was determined and the co-templating effect of protonated water was confirmed.【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2017(038)005【总页数】5页(P701-705)【关键词】沸石;磷酸铝;共模板效应【作者】王爱天;孙洋洋;徐如人;闫文付【作者单位】吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室, 化学学院, 长春130012;吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室, 化学学院, 长春 130012;吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室, 化学学院, 长春 130012;吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室, 化学学院, 长春 130012【正文语种】中文【中图分类】O611.4以沸石分子筛为代表的微孔晶体由于具有独特的开放骨架结构而被广泛应用于催化、吸附分离及离子交换等领域[1~3]. 自从1982年美国联合碳化物公司(UCC)合成出新型磷酸铝分子筛材料(AlPO4-n)[4]以来, 人们利用水热和溶剂热等方法合成了大量具有不同Al/P比的一维链状、二维层状以及三维开放骨架磷酸铝化合物[5,6].在合成开放骨架磷酸铝化合物时, 起始凝胶一般含有铝源、磷源、溶剂以及有机胺. 如果不使用有机胺, 则得不到相应的开放骨架结构, 因此所使用的有机胺通常被称为“模板剂”或“结构导向剂”, 其所起的作用通常被称为“模板效应”或“结构导向效应”. 然而在有机胺和其所导向的开放骨架结构之间却并不存在“一一对应”的关系. 一种有机胺模板剂可以导向多种开放骨架结构, 而多种有机胺也可以导向同一种开放骨架结构, 比如超过85种有机胺可以导向具有AFI拓扑结构的开放骨架磷酸铝AlPO4-5[7]. 因此, 深入理解有机胺的结构导向效应对实现具有特定骨架结构的微孔晶体的定向合成至关重要. 为了研究模板效应或结构导向效应, 研究者进行了不懈努力, 也得到了很多有意义的结果[8~27]. 研究发现有机胺的确可以影响最终产物, 但是其它合成条件如反应时间(存在中间相)、反应温度、所用溶剂等也会对最终产物的生成产生影响[28~32]. 由于开放骨架材料的合成体系极其复杂, 多数用于表征该体系的现代技术手段的物理分辨率还达不到原子或分子尺度, 因此人们对模板效应或结构导向效应的本质和来源还没有清晰的认识和共识.本文以1,2-丙二胺n(1,2-DAP)为结构导向剂, 通过调变摩尔组成为n(Al2O3)∶n(P2O5)∶n(1,2-DAP)∶n(H2O)=1∶6∶x∶139的初始混合物中1,2-丙二胺的比例, 研究了1,2-丙二胺的模板效应. 当x=5.5时, 合成了具有AlPO-CJ31骨架结构的三维磷酸铝化合物1(导向AlPO-CJ31的有机胺为二乙烯三胺); 当x=7.5时, 合成了二维层状磷酸铝化合物APDAP12-150. 采用X射线粉末衍射分析(XRD)、元素分析、热重/差热分析等表征手段确定了化合物1的组成, 发现在化合物1的晶化过程中质子化的水分子起到了共模板作用.1.1 试剂与仪器磷酸(优级纯, 质量分数85%的水溶液, 国药集团化学试剂有限公司); 薄水铝石(Al2O3质量分数为72.7%, Sasol公司); 1,2-丙二胺(纯度>99%, 阿拉丁公司); 超纯水(Milli-Q Integral).D/MAX-ⅢA型X射线衍射仪(XRD, 日本Rigaku公司); vario MICRO型CHN元素分析仪(德国Elementar公司); Sartorius PB-10型 pH计(德国Sartorius公司); Perkin-Elmer TG-7型和DTA-1700型热重-差热分析仪(TG-DTA, 美国珀金埃尔默仪器有限公司), 空气气氛, 升温速率10 ℃/min; JSM-6510型扫描电子显微镜(SEM, 日本JEOL公司).1.2 实验过程称取2.76 g磷酸于烧杯中, 加入5.0 mL超纯水, 搅拌均匀, 再加入0.28 g薄水铝石, 继续搅拌1 h, 然后加入0.935 mL(x=5.5)或1.275 mL(x=7.5)1,2-丙二胺, 室温下继续搅拌2 h, 然后装入带聚四氟乙烯内衬的反应釜中. 将反应釜放入180 ℃烘箱晶化2 d, 取出后用自来水冷却, 然后将产物进行离心处理(转速9800 r/min, 离心力10737g), 将固体产物冷冻干燥待测, 并测量液相的pH值.图1为在开放骨架磷酸铝合成体系中二乙烯三胺和1,2-丙二胺所导向化合物的骨架结构. 当1,2-丙二胺与Al2O3的比例为7.5时, 产物为层状磷酸铝APDAP12-150([AlPO4(OH)]2[H3NCH2CHNH3·CH3]·H2O)[33], 双质子化的1,2-丙二胺位于无机层间, 骨架负电荷由双质子化的1,2-丙二胺平衡. 当1,2-丙二胺与Al2O3的比例为5.5时, 晶化产物(化合物1)的粉末XRD谱图同三维开放骨架磷酸铝化合物AlPO-CJ31([Al4P5O20(H2O)2]·[H3N(CH2)2NH2(CH2)2NH3])[34]的XRD谱图(图2)吻合, 二者应该具有相同的骨架拓扑结构. 除了AlPO-CJ31外, Al/P摩尔比为4/5的三维开放骨架磷酸铝还有AlPO-CJ19[35]. 在AlPO-CJ31的结构中, 骨架带3个负电荷, 三质子化的二乙烯三胺位于12元环孔道中并平衡骨架的3个负电荷. 当以1,2-丙二胺为模板剂时, 为平衡骨架的3个负电荷, 需要在孔道中存在1.5个双质子化的1,2-丙二胺分子, 或者1个双质子化的1,2-丙二胺分子和1个质子化的水分子. 由于得不到高质量的单晶用于结构解析, 我们采用联合元素分析和热重/差热分析对上述情况进行了甄别, 并确定了化合物1的分子式, 发现了质子化水分子的共模板效应.2.1 固相产物的XRD和SEM分析图2示出了1,2-丙二胺和Al2O3的比例为5.5和7.5时固相产物的实验粉末XRD 谱图以及AlPO-CJ31和APDAP12-150的模拟XRD谱图. 可以看出, 所合成产物的XRD谱图和模拟XRD谱图吻合得非常好, 说明所得产物为高度结晶的纯相, 化合物1具有AlPO-CJ31的骨架拓扑结构. 图3为化合物1和APDAP12-150的SEM照片, 可以看出2种产物都没有规则的形貌, 且晶体尺寸大小不一, 有些由小晶体聚集而成. 从SEM照片上未观察到其它具有规则形貌的晶体.2.2 化合物1的C, H, N元素分析及热重-差热分析为了进一步确定化合物1的组成, 对化合物进行了C, H, N元素分析. 测得化合物1的C, H和N元素含量(质量分数)分别为4.84%, 2.83%以及4.24%, 与12元环孔道中存在1个双质子化的1,2-丙二胺分子的假设吻合得很好(如果12元环孔道中存在1个双质子化的1,2-丙二胺, 1个质子化和1个未质子化的水分子, 则C, H和N的理论质量分数分别为5.17%, 2.44%及4.02%).图4为化合物1在空气气氛下从室温到800 ℃的热重-差热图. 从图4可以看出, 化合物1在100~200 ℃阶段失重5.25%, 可归属为骨架中2个结晶水的脱除(理论值5.32%). 在200~260 ℃阶段, 差热曲线上有明显的由于模板剂分解而导致的放热峰, 而在260~360 ℃阶段, 差热曲线上也有不太明显的放热峰, 可能是模板剂分解过程中形成的积碳在更高的温度被氧化而导致的放热峰. 这2个阶段的总失重约为12.64%, 与理论值(10.92%)基本吻合. 文献[34]报道AlPO-CJ31的骨架可以稳定到250 ℃, 在400 ℃时骨架完全塌陷变为无定形相. 我们将化合物1在空气气氛下灼烧到800 ℃, 发现产物是组成为AlPO4的磷酸铝致密相, 因此在热重分析中所得到的最终产物也应为这种组成为AlPO4的致密相. 单晶结构解析表明, AlPO-CJ31的无机骨架组成为, 化合物1与之同构, 因此化合物1的无机骨架组成也为在化合物1由于高温而变成磷酸铝致密相的过程中, 需要从无机骨架中脱除以保证最后产物的组成为AlPO4. 以往的研究表明, 纯磷酸在加热的条件下会脱水变成焦磷酸, 并进一步失水变成偏磷酸和P2O5, 如果条件合适, P2O5在低于熔点(562 ℃)时会升华[36]. 在脱除水分子和有机胺后, 会留下3个质子以平衡无机成分的负电荷. 继续升高温度, 3个质子会与无机骨架中多出的结合生成H3PO4, 并在高温条件下脱除, 生成组成为AlPO4的致密相. 在热重分析中, 360~800 ℃阶段的失重(9.71%)可能为失去1分子H3PO4所致. 据此, 最后阶段的理论失重为10.20%, 与实验结果9.71%吻合得很好, 表明上述过程非常可能发生. 在AlPO-CJ31的孔道中, 三质子化的二乙烯三胺充当了模板剂, 水分子没有质子化; 而在化合物1中, 孔道中存在着双质子化的1,2-丙二胺和质子化的水, 二者共同作用起到了导向AlPO-CJ31骨架的模板效应, 该共模板效应同二乙烯三胺的模板效应相当.在开放骨架磷酸铝的合成中, 有机胺的模板效应或结构导向效应受多种因素的影响. 在本体系中, 1,2-丙二胺的模板效应或结构导向效应受其与Al2O3比例的影响, 当1,2-丙二胺与Al2O3的比例为5.5时, 导向产物为三维开放骨架; 当该比例为7.5时, 导向产物为层状开放骨架. 在三维开放骨架形成的过程中, 质子化的水分子起到了共模板作用.† Supported by the National Natural Science Foundation ofChina(Nos.21571075, 21621001, 21320102001).【相关文献】[1] Xu R. 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功能性配位聚合物的合成与应用博士生的前沿研究功能性配位聚合物是一类具有多种应用潜力的高分子材料,其独特的结构和性能使其在各个领域中备受研究者的青睐。
作为博士生的前沿研究方向之一,我将在本文中对功能性配位聚合物的合成方法和应用前景进行探讨。
一. 合成方法功能性配位聚合物的合成通常基于有机配体和金属离子之间的配位作用。
目前广泛应用的合成方法主要包括溶剂热法、溶胶-凝胶法和模板法等。
1. 溶剂热法溶剂热法是一种简单高效的合成方法,常用于制备二维和三维的功能性配位聚合物。
该方法基于溶剂的热稳定性和金属配合物的配位特性,通过控制反应温度和溶剂选择来实现高度有序的聚合物自组装过程。
2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种基于溶胶中分散的胶体颗粒逐渐降温凝胶形成聚合物的方法。
这种方法具有反应温度可控、反应时间短以及合成产物可调控性等优点,因此在功能性配位聚合物的合成中得到广泛应用。
3. 模板法模板法在合成功能性配位聚合物中起到了关键作用。
该方法通过选择合适的模板分子,使之与金属离子或有机配体形成稳定的配位产物,然后通过去除模板分子,得到具有特定空腔结构和功能的聚合物。
二. 应用前景功能性配位聚合物具有广泛的应用前景,尤其是在催化、药物输送和材料科学等领域。
1. 催化应用功能性配位聚合物可以作为催化剂在有机合成反应中发挥重要作用。
其独特的空腔结构和配位功能可以提供高效的反应环境,使得催化剂能够催化各种选择性和高效的反应,如氧化反应、选择性氢化反应等。
此外,功能性配位聚合物还具有可重复利用性和稳定性等优点,为催化剂的设计和应用提供了新的思路。
2. 药物输送应用功能性配位聚合物作为药物的载体具有独特的优势。
其大孔结构和表面的功能基团可以实现药物的高效载荷和控制释放。
此外,功能性配位聚合物还可通过与靶向基团的配位作用,实现药物的靶向输送,提高药物的生物利用度和降低副作用。
3. 材料科学应用功能性配位聚合物在材料科学中的应用也受到了广泛关注。
三维大孔道配位聚合物创制
朱龙观
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2002(002)005
【摘要】@@ 近几年来配位聚合物是配位化学家极为关注的领域,高维配位聚合物在气体储存、离子交换、化学传感和催化以及电子学等方面可作为潜在的功能材料加以应用[1].
【总页数】2页(P9-10)
【作者】朱龙观
【作者单位】浙江大学化学系,杭州,310027
【正文语种】中文
【中图分类】O614.121
【相关文献】
1.三维镧系配位聚合物[Sm(oba)2(H2O)2]·H2O的合成与表征 [J], 刘江平; 陈瑛; 余浩; 张芙蓉; 曾岗; 蒋兰
2.一个三维三唑类铜配位聚合物的合成及催化亚甲基蓝降解性能和机理研究 [J], 朱晗; 寇军锋; 刘丰祎; 荆碧
3.一个三维自互穿铜配位聚合物的结构、光催化及电催化性质 [J], 陈雅萱;卢雪;赵莹;钟宝琦;王冰倩;李爽;刘国成
4.由氮杂环配体控制结构的从三维骨架到二维层的Mn(Ⅱ)配位聚合物 [J], 徐中轩;胡邦平;欧春燕;林娅
5.由5-硝基间苯二甲酸和1,4-双(苯并咪唑基)丁烷构筑的三维铜配位聚合物的水热合成及晶体结构 [J], 李秀梅;万俊汝;廖润婷;王萱榆
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溶剂热合成三维开放骨架结构配位聚合物Zn3(C9H3O6)2(C9H4O6)(N(CH3)4)2(H3O)Cl1徐进,潘勤鹤,李激扬,于吉红,徐如人吉林大学无机合成与制备国家重点实验室,长春 (130012)E-mail:jihong@摘要:本文通过溶剂热方法合成了一种具有三维开放骨架结构的配位聚合物Zn3(C9H3O6)2(C9H4O6)(N(CH3)4)2(H3O)Cl。
通过X射线单晶衍射测定其空间群为P21/n,晶胞参数a=1.7996(5)nm,b=1.4186(3)nm,c=2.0497(3)nm,α= 90.00(0)°,β= 91.00(9)°,γ= 90.00(0)°。
该化合物是由一个三核锌簇和1,3,5-均苯三甲酸通过配位氧原子连接构成的三维开放骨架。
关键词:配位聚合物无机-有机杂化材料开放骨架溶剂热合成1.引言近年来,配位聚合物在合成、结构、性能等方面的研究得到迅猛发展。
各种各样的配位聚合物被不断地合成出来,配位聚合物家族变得日趋丰富。
配位聚合物的结构由于具有可以调控、修饰、热稳定性较好且结合了有机化合物与无机物的特点,在吸附、催化、光学、电学以及磁学等多方面具有巨大的应用潜力。
近年来,金属-有机开放骨架结构(metal-organic frameworks)在选择性催化、分子识别和离子交换,以及储氢等方面显示出较大的应用前景,已经越来越引起人们的广泛关注。
例如,Yaghi[1]和Kitagawa[2]等人利用刚性和热稳定性较好的有机分子(如芳香多酸)和金属离子作为结构单元,制备出了新型的金属-有机开放骨架结构和无机-有机杂化微孔配位聚合物材料。
在配位聚合物中,均苯三甲酸(H3BTC)是最为常见的有机配体之一,以金属离子和均苯三甲酸配位形成的无机-有机杂化微孔晶体有[Co(H2O)(TMA3-)·(TMA2-)·(TMA1-)]·2H2O,[Cu3(TMA)2(H2O)3]n, Zn2 (BTC)(NO3)·(H2O)(C2H5OH)5,Zn(HBTC)(NC5H5)·(C2H5OH)和[Cu3(TMA)2(Im)6(H2O)]·7(H2O)等[3-5]。
本文通过溶剂热方法,利用均苯三甲酸为配体合成了一种具有三维开放骨架结构的配位均合物Zn3(C9H3O6)2(C9H4O6)(N(CH3)4)2(H3O)Cl。
该化合物具有常见的三核锌簇,并且通过与均苯三甲酸连接构成三维孔道的骨架结构。
2.实验部分2.1 试验与仪器试剂:氯化锌,四甲基溴化铵,三乙胺,均苯三甲酸,乙醇均为分析纯。
仪器:Bruker-AXS Smart CCD单晶衍射仪,Perkin-Elmer 2400LS型元素分析仪,Perkin-Elmer Optima 3300DV ICP元素分析仪。
2.2 产物的合成及组成确定将反应物氯化锌,四甲基溴化铵,三乙胺,均苯三甲酸(H3BTC)按摩尔比1∶1∶0.5∶1 在室温下混合溶于5mL乙醇中,搅拌2h,将反应混合物封入聚四氟乙烯反应釜内,于130℃晶化6天,自然冷却至室温,产物用乙醇洗涤后干燥,得到无色晶体。
元素分析(结果理论值,%): C 41.05 (41.16) ; H 3.59 (3.66) ; N 2.68 (2.74) ; Zn 19.29 (19.20)。
2.3 晶体结构测定1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金(项目编号:20040183013)的资助。
在293K下,选取尺寸为0.400mm×0.400mm×0.690mm的单晶,在Bruker-AXS Smart CCD X 射线单晶衍射仪上收取衍射数据,以Mo Kα(λ=0.071073nm)为辐射源,在1.40°≤θ≤27.48°范围内共收集12986个数据,其中R int≥0.2353 的37311个数据适合于晶体解析,全部非氢原子均采用直接法获得,非氢原子坐标和各向异性温度因子均采用全矩阵最小二乘法修正。
结果表明, 晶体Zn3(C9H3O6)2(C9H4O6)(N(CH3)4)2(H3O)Cl属于单斜晶系,空间群P21/n,晶胞参数a=1.7996(5)nm,b=1.4186(3)nm,c=2.0497(3)nm,α= 90.00(0)°,β= 91.00(9)°,γ= 90.00(0)°,V = 5.2322(7)nm3,Z = 4,D X=1.296 mg/m3,M r= 1021.23,F (000)=2080。
最后一致性因子为R1=0.0807,wR2=0.2925。
3.结果与讨论化合物Zn3(C9H3O6)2(C9H4O6)(N(CH3)4)2(H3O)Cl是一个具有三维骨架结构的无机-有机杂化微孔材料。
其晶体的不对称结构单元(图1)包含三个晶体学不等价的Zn原子、一个失去两个质子的均苯三甲酸(HBTC)分子、两个失去所有质子的均苯三甲酸(BTC)分子和一个Cl原子,两个(N(CH3)4)+和一个H3+O分子。
所有的Zn原子都采用四配位,每个三核锌簇周围都与七个均苯三甲酸相连,其中,两个结晶学等价的HBTC通过双齿配位的O12、O13和单齿配位的O18与Zn3、Zn1、Zn2相连,与HBTC的相反方向上,两个结晶学等价的BTC通过双齿配位的O14、O11和单齿配位的O10与Zn3、Zn2、Zn1相连,从而连接构成了沿x轴延伸的相互缠绕在一起的双zigzag链。
其余的三个BTC通过双齿配位的O7、O6、O16、O15和单齿配位的O3与Zn3、Zn1、Zn2连接构成了三维开放骨架(图2)。
其机构含有[100],[010],[001]和[011]方向上相互交叉的一维直孔道。
两个(N(CH3)4)+和一个H3+O阳离子存在于孔道当中。
在Zn2 (BTC)(NO3)·(H2O)(C2H5OH)5[3]结构中,NO3-离子的配位能力不强,只起到平衡电荷的作用,结构中所有的均苯三甲酸都与Zn配位的。
而在本化合物中,Cl-离子与Zn的配位作用较强,改变了Zn1周围的配位环境,从而导致了均苯三甲酸中有未配位和未去质子的羧基存在,并且分别指向[100]和[010]方向的孔道当中。
因此,用配位能力强的无机阴离子会改变配位聚合物中有机配体的配位状态,形成不同的结构。
图1化合物的热椭球图图2 (a)沿x轴方向延伸的相互缠绕在一起的双zigzag链 (b)化合物沿[010]方向的结构示意图化合物Zn3(C9H3O6)2(C9H4O6)(N(CH3)4)2(H3O)Cl不溶于乙醇,丙酮,甲醇等有机溶剂,易溶于水,在空气当中放置24小时后,结构坍塌。
由此可见,化合物骨架结构稳定性较差。
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