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金属配位聚合物的制备及其催化性能研究金属配位聚合物是由金属离子和有机配体通过配位作用所形成的化合物。
近年来，随着催化剂的应用不断发展，金属配位聚合物也逐渐成为了化工领域的研究热点。
通过对不同金属离子和配体的选择及其配位方式的控制，可以制备出不同结构和性质的金属配位聚合物，以及应用于不同领域的催化剂。
本文将从金属配位聚合物的制备方法、结构特征及催化性能等方面进行探讨。
一、金属配位聚合物的制备方法1. 溶剂热法溶剂热法是制备金属配位聚合物的一种常用方法。
该方法以有机配体为溶剂，在高温高压下将金属离子与有机配体进行配位反应，从而制得金属配位聚合物。
以铜离子和苯胺配体为例，具体制备方法如下：将铜盐和苯胺按一定比例混合，在甲醇溶液中加热，经过一定的时间和温度后，产生沉淀，即得到铜-苯胺配合物。
其化学反应式可表示为：CuCl2·2H2O + C6H5NH2 → [Cu(C6H5NH2)2]Cl2。
2. 水热法水热法是利用高温高压反应体系，在水热条件下进行的一种制备金属配位聚合物的常用方法。
该方法可通过调节反应条件，控制金属离子和有机配体之间的配位方式，从而得到不同形态和性质的金属配位聚合物。
以铁离子和苯甲酸配体为例，具体制备方法如下：将铁盐和苯甲酸按一定比例混合，在水热条件下加热反应，待完全反应后，冷却至室温后得到红色晶体，即铁-苯甲酸配合物。
其化学反应式可表示为：FeCl3·6H2O + C6H5CH2COOH →[Fe(C6H5CH2COO)3]。
3. 共沉淀法共沉淀法是一种简单易行的制备金属配位聚合物的方法。
该方法通常将金属盐和有机配体一同加入反应体系中，通过共沉淀的方式，使金属离子与有机配体之间形成配位键，从而得到金属配位聚合物。
以锌离子和4-氨基苯磺酸为例，具体制备方法如下：将锌盐和4-氨基苯磺酸按一定比例混合，在水溶液中反应，在一定的温度下进行搅拌和过滤，最终得到白色固体，即锌-4-氨基苯磺酸配合物。
金属配位聚合物的合成与性能研究金属配位聚合物是一种具有特殊结构和性能的新型材料，其合成方法和性能研究一直备受学术界的关注。
本文将介绍金属配位聚合物的合成方法、性能研究以及其在材料科学中的应用。
一、金属配位聚合物的合成方法金属配位聚合物的合成方法多样，可以通过配位反应合成，也可通过溶剂热法、溶胶-凝胶法等合成。
1. 配位反应合成配位反应合成是一种常用的金属配位聚合物合成方法。
首先选择金属离子和配体，通过它们之间的配位作用形成聚合物结构。
常用的配体包括有机酸、有机碱等。
通过调节配体的配位特性和金属离子的电子结构，可以合成出具有不同结构和性能的金属配位聚合物。
2. 溶剂热法溶剂热法是一种简便有效的金属配位聚合物合成方法。
通过将金属盐和有机配体溶解在合适的溶剂中，在高温条件下，经过反应和结晶过程，得到金属配位聚合物。
溶剂热法具有操作简便、反应快速等优点。
3. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种通过控制溶胶和凝胶形成过程来合成金属配位聚合物的方法。
通常可以选择适当的溶胶，在其中溶解金属盐和有机配体，通过加热、干燥等处理，使其形成凝胶，再经过适当的后处理方法，得到金属配位聚合物。
二、金属配位聚合物的性能研究金属配位聚合物具有丰富的结构和性能，其性能研究对于深入理解其特性和应用具有重要意义。
1. 结构表征金属配位聚合物的性能研究的重要一环是其结构表征。
通过使用X射线衍射、红外光谱、核磁共振等技术手段，可以确定金属配位聚合物的晶体结构、配位结构和配位键等信息。
2. 物理性能研究金属配位聚合物的物理性能研究主要包括热学性质、光学性质、导电性等。
通过热重分析、差示扫描量热法、紫外可见光谱、电导率测试等手段，可以评估金属配位聚合物在热学、光学和电学方面的性能。
3. 应用性能研究金属配位聚合物在催化、吸附等领域具有广泛的应用前景。
对于金属配位聚合物的应用性能研究，可以通过评估其在吸附分离、催化反应中的效果，来探究其应用潜力和机理。
南京航空航天大学硕士学位论文摘要金属-有机配位聚合物是由金属中心离子与有机配体自组装而形成的。
金属-有机配位聚合物新颖的多样结构导致其许多特殊的性能。
由于含硫芳基多齿配体本身结构的多样性，在与金属离子配位时，可以组装出结构新颖和功能独特的配合物。
它们表现出不同寻常的光、电、磁等性质，在非线性光学，磁性和催化材料等方面具有潜在的应用前景。
本课题为含硫金属-有机配位聚合物的合成和性能表征。
文中对到目前为止的金属-有机配位聚合物的研究成果进行了系统的总结。
本论文分别以对苯二胺和对苯二酚为有机小分子，与二硫化碳在碱性条件下反应，在反复实验的基础上，找到了合适的反应条件，冷凝回流合成出了以硫为配位原子的有机配体。
用均相法和溶剂热合成法，将生成的配体与过渡金属在含有表面活性剂的条件下混合发生配位反应，制备了相应的含硫过渡金属配位聚合物，考察各反应因素对配位聚合物形貌的影响。
最后，通过FTIR，EDS，SEM，TEM，紫外-可见等分析手段对配体和配合物进行表征，发现所合成的镉(Ⅱ)配位聚合物具有半导体的性质。
关键词：金属-有机配位聚合物，溶剂热合成，二硫化碳，配体，表征iABSTRACTMetal-organic coordination polymers are a type of self-assembly formed by organic ligands and metal ions. Diversified structures of the coordination polymers result in unusual properties of the novel materials. Duo to the structure multiformity of multidentate organic ligand with the sulfur and aryl, they can assemble out complexes of novel structures and unique fuctions if coordinated with metal ions. They have shown distinctive optical, electrical, and magnetic properties, thus they have a potential applied prospect in nonlinear optics, magnetic and catalytic materials.The subject is to synthesize and analyze the property of sulfur metal-organic coordination polymers. In this dissertation, we do the summary of the development and achievements of metal-organic coordination polymers. In this paper, we use p-phenylenediamine or p-dihydroxybenzene as small organic molecules to react with carbon bisulfide in alkaline condition. We find out the appropriate reaction condition on the basis of repeated experiments, and synthesize organic ligand with the sulfur as coordination atom in the condition of refluxing. Then we use the acquired ligands to react with transition metal ions under surfactant by solvothermal and homogeneous techniques and get the corresponding transition metal complexes with the sulfur atom. We have explored the influences of all kinds of synthesis factors for their morphologies. Finally, through analytical methods such as FTIR, EDS, SEM, TEM, UV-vis, we characterize the ligands and complexes, and suggest that the Cd(Ⅱ) complex is a semi-conductor.Keywords: metal-organic coordination polymers, solvothermal synthesis, carbon bisulfide, ligand, characterizeii图表清单图清单图1.1 金属-有机配位聚合物的金属中心 (5)图1.2 组装金属-有机配位聚合物使用的多齿配体 (6)图3.1 配体合成实验装置图 (19)图4.1 实验Pt-02-04配体L的红外谱图 (34)图4.2 实验Pt′-03-04配体L′的红外谱图 (35)图4.3 实验Pt-02-04配体L的能谱分析图 (35)图4.4 实验Pt′-03-04配体L′的能谱分析图 (36)图4.5 均相法合成的Cd(Ⅱ)配位聚合物TEM图（PEG-400, 5%） (37)图4.6 均相法合成的Cd(Ⅱ)配位聚合物TEM图（PEG-400, 2%） (38)图4.7 特殊形貌的Ni(Ⅱ)配位聚合物的SEM图 (39)图4.8 特殊形貌的Co(Ⅱ)配位聚合物的SEM图 (40)图4.9 特殊形貌的Cd(Ⅱ)配位聚合物的SEM图 (40)图4.10 特殊形貌的Cu(Ⅰ)配位聚合物的SEM图 (41)图 4.11 不同温度下所得Cd(Ⅱ)配位聚合物的SEM图 (a)120℃ (b) 150℃ (43)图 4.12不同降温速率下所得Cu(Ⅰ)配位聚合物的SEM图 (a)5℃/h (b)2℃/h (44)图4.13 添加不同的表面活性剂所得产物的SEM图 (45)图4.14添加不同量的表面活性剂所得产物的SEM图 (46)图4.15 Cd(Ⅱ)配位聚合物液态紫外可见图 (47)图4.16 Cd(Ⅱ)配位聚合物的能谱分析图 (48)Ⅱ配位聚合物(A)固态紫外-可见图；(B)吸收系数与光子能图4.17 Cd()量的关系图 (49)表清单表1.1 几个对应金属-有机配位聚合物的基本概念 (4)vi南京航空航天大学硕士学位论文表3.1 实验所用药品 (17)表3.2 合成配体主要药品物性 (18)表3.3 仪器及设备 (19)表3.4 以对苯二胺为有机小分子R合成配体 (20)表3.5 以对苯二酚为有机小分子R′合成配体 (21)表3.6 均相法合成配位聚合物的实验结果 (23)表3.7 溶剂热合成配位聚合物的实验结果 (24)vii承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
新型金属_有机骨架配位聚合物_MOF_的研究进展新型金属-有机骨架配位聚合物（Metal-Organic Frameworks，简称MOFs）是一种由金属离子或金属簇与有机配体之间通过配位键连接而形成的具有可调控的高度排列有序孔道结构和特定物理性质的晶体材料。
MOFs在储能、吸附分离、催化等领域具有广泛的应用前景，因此近年来受到了广泛的研究。
首先，研究者在MOFs的合成和结构调控方面取得了重要进展。
传统的MOFs合成方法主要基于溶剂热法，但这种方法由于反应条件严格，合成周期长等问题限制了MOFs的进一步应用。
近年来，研究者开发了一系列新的合成方法，如溶胶-凝胶法、水热法、气相沉积法等，这些方法不仅合成周期短，而且允许在合成过程中引入功能化的功能基团，从而进一步增强MOFs的特性和功能。
其次，研究者在MOFs的结构调控和功能化方面取得了重要突破。
MOFs的孔道结构可以通过选择合适的金属离子和有机配体、调节反应条件等方法进行调控。
例如，研究者通过调节金属离子的份额和有机配体的长度，可以在MOFs中形成不同孔径和形状的孔道结构。
此外，研究者还通过在有机配体中引入特定的功能基团，可以赋予MOFs特殊的物理性质和化学活性。
这些结构调控和功能化方法进一步扩展了MOFs的应用领域。
与此同时，研究者还广泛探索了MOFs在能源转换和储能领域的应用。
MOFs具有高表面积和可调控的孔道结构，因此可以用作气体吸附剂、催化剂和电池材料等。
例如，研究者开发了一种基于MOFs的超级电容器，利用其高表面积和金属离子之间的可逆嵌入/脱嵌反应，实现了高能量密度和长循环寿命。
此外，MOFs还可以用作催化剂，通过调节孔道结构和功能基团的特性，提高催化剂的催化活性和选择性。
最后，研究者还在MOFs的应用领域展开了大量的研究工作。
MOFs在气体吸附分离、储氢、光催化和药物传递等领域都有重要的应用潜力。
例如，在气体吸附分离方面，MOFs具有可调控的孔道结构和选择性吸附能力，可用于分离稀有气体和有机气体。
铟基双金属配位聚合物的合成、结构及荧光性质王冬梅;刘子华;李光华;刘云凌;李春霞【摘要】采用溶剂热法合成了2个基于双金属的配位聚合物[In(OH)Cu(TBA)2(C2 H6 OH)]·NMF(1)和[In0.5 Cd0.5(TBA)(CH3 OH)][NO3]0.5·2NMF(2)(H2 TBA=四氮唑羧酸).通过X射线单晶衍射、元素分析、热重分析等手段对其结构和组成进行了表征.在配合物1中,无限的In(OH)In链和四配位金属铜离子通过线性配体连接拓展为三维中性骨架结构.与配合物1相比,配合物2中的金属铟和镉具有相同的配位模式,形成了无限的In(OH)In[或Cd(OH)Cd]链次级结构单元,通过配体桥连为三维阳离子骨架结构.应用TOPOS 4.0软件对2个配合物进行拓扑分析,结果表明,配合物1为(4,4,8)连接的网络结构,而配合物2为(4,8)连接的网络结构.利用荧光光谱对配合物2进行了离子检测研究,结果表明其荧光强度随着金属离子的不同而变化.值得指出的是,金属离子Li+使配合物2的荧光强度增强最多,比配合物2的荧光强度提高约3.5倍,而Fe3+却使配合物2的荧光强度几乎发生猝灭.因此,配合物2在金属离子Li+和Fe3+的识别上具有潜在的应用价值.【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2018(039)009【总页数】7页(P1886-1892)【关键词】溶剂热合成;双金属体系;配位聚合物;晶体结构;荧光性质【作者】王冬梅;刘子华;李光华;刘云凌;李春霞【作者单位】浙江师范大学化学与生命科学学院, 金华 321004;浙江师范大学化学与生命科学学院, 金华 321004;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;浙江师范大学化学与生命科学学院, 金华 321004【正文语种】中文【中图分类】O614金属有机骨架配合物(MOF)又称配位聚合物,是一种新型多孔功能材料,因具有组成与拓扑结构的多样性、高的比表面积、可调的孔尺寸/形状和易修饰的骨架结构而受到越来越多的关注,并在气体储存[1,2]、二氧化碳捕捉[3,4]、吸附与分离[5～9]、催化[10～14]、光学[15,16]、化学传感[17～22]等诸多领域显示出巨大的潜在应用价值.合成具有特定结构的新颖配位聚合物的关键是合理调控影响配位聚合物的合成因素及选择适当的合成方法.其中,影响配位聚合物合成的因素主要有:金属源与配体的选择及两者的比例[23]、溶剂的极性[24]、反应温度[25]、pH值[26]、反应时间和模板剂等.配位聚合物的合成方法主要有次级结构单元法[27,28]、三元次级结构单元法[29,30]、超分子构筑块法[31,32]、混合配体法[33,34]和混合金属法[35～37]等.为了获得结构新颖的配位聚合物,科研工作者选择双金属体系来构筑多种无机结构单元共存的配位聚合物.与单一金属体系相比,双金属体系性能更优:(1) 多种无机结构单元的组合使骨架展现出更丰富的拓扑结构;(2) 能够有效的增加活性金属位点的种类和密度;(3) 易形成离子型骨架结构;(4) 选用高价态的金属与多齿羧酸配体易组装多核簇无机结构单元,增强骨架结构的稳定性;(5) 多种无机结构单元与配体相连,易形成多级孔道,能够增强主-客体间作用力.因此,该类材料已成为配位聚合物领域的研究热点[38,39].Xu等[40]对双金属-配位聚合物材料的合成方法、性质及应用研究进行了总结.其中,“溶剂热法”是构筑双金属-配位聚合物材料的有效合成方法之一,如Bu等[41]报道了CPM-18-21(In-Nd/Sm/Pr/CO/Mn/Cu/Mg)的合成,在该配合物中首次构筑出一系列金属铟与不同族金属共存的双金属无机结构单元,在次级结构单元的创新方面展现出重要的科学意义;该课题组后续报道的CPM-200s(Mg/Ga,Mg/Fe,Mg/V,Mg/Sc)展现出优异的CO2捕获能力(207.6 cm3/g,在273 K,1×105 Pa条件下),与MOF-74-Mg材料的吸附量相接近[42];Zhai等[43]报道的SNNU-65s(Cu/M,M=Ga,In,Sc,Fe)实现了经典的无机次级结构单元[Cu2(COO)4] 和[M3(u3-O)(COO)6]的结合,混合的高密度活性位点和—OH修饰的孔道表面使其展现出高效气体吸附与分离性能.本文选择四氮唑羧酸[H2TBA,4-(1H-tetrazol-5-yl)-benzoic acid]为有机配体(该配体中的四氮唑和羧酸官能团具有不同的配位模式,可以与不同的金属离子进行配位),选择具有多种配位模式的金属铟与铜或镉为混合金属源,在溶剂热条件下,通过系统调变影响晶体生长的因素构筑了2个双金属-有机配位聚合物(1,2).荧光光谱检测结果表明,配合物2通过荧光增强和猝灭效应对金属离子Li+和Fe3+具有一定的识别作用.1 实验部分1.1 试剂与仪器四水合硝酸铟[In(NO3)3·4H2O]、三水合硝酸铜[Cu(NO3)2·3H2O]、四水合硝酸镉[Cd(NO3)2·4H2O]、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基甲酰胺(NMF)、乙醇(EtOH)、乙二胺和硝酸(HNO3,质量分数68%)均为分析纯,购自国药集团化学试剂有限公司;四氮唑羧酸购自济南恒化有限公司.Rigaku D/Max 2550X/PC型X射线衍射仪(日本理学公司),Cu Kα射线(λ=0.15406 nm),管电压50 kV,管电流200 mA,扫描速度为4°/s;Bruker Smart CCD 1000型X射线单晶衍射仪(德国Bruker公司);Elementer vario MICRO CHN(德国Elementer公司)和Perkin-Elmer Optima 3300DVICP元素分析仪(美国Perkin-Elmer公司);TGAQ500型热重分析仪;FLUOROMAX-4荧光光谱仪(美国JY公司).1.2 配合物的制备1.2.1 配合物[In(OH)Cu(TBA)2(C2H6OH)]·NMF(1)的合成将5 mgIn(NO3)3·4H2O(0.039 mmol),2.5 mg Cu(NO3)2·3H2O(0.039 mmol),4 mg 配体H2TBA(C8H6N4O2,0.021 mmol),2 mL NMF,0.5 mL EtOH,50 μL乙二胺(2.2 mL溶于10 mL DMF),200 μL HNO3(2.2 mL浓HNO3溶于10 mL DMF)依次加入到20 mL的小瓶中,超声混合均匀后密封,置于85 ℃烘箱中反应24 h,得到蓝色块状晶体,用NMF溶剂洗涤后室温干燥,产率68%(基于硝酸铟计算).元素分析理论值(%):C 36.51,H 3.21,N 18.24,In 16.62,Cu 9.19;实验值(%):C 37.27,H 3.65,N 18.36,In 15.83,Cu 9.53.通过单晶结构解析、热重及元素分析得出配合物1的结构式为[In(OH)Cu(TBA)2\5(C2H6OH)]·NMF.1.2.2 配合物[In0.5Cd0.5(TBA)(CH3OH)][NO3]0.5·2NMF(2)的合成将5 mgIn(NO3)3·4H2O(0.039 mmol),9 mg Cd(NO3)2·4H2O(0.029 mmol),7.6 mg 配体H2TBA(C8H6N4O2,0.04 mmol),0.5 mL NMF,1.5 mL MeOH,50 μL乙二胺(2.2 mL溶于10 mL DMF)和200 μL HNO3(2.2 mL浓HNO3溶于10 mL DMF)依次加入到20 mL的小瓶中,超声混合均匀后密封,于85 ℃烘箱中反应3 d,得到黄色块状晶体,用NMF溶剂洗涤后室温干燥,产率52%(基于硝酸铟计算).元素分析理论值(%):C 32.33,H 3.76,N 18.85,In 11.88,Cd 11.63;实验值(%):C 32.11,H3.89,N 18.36,In 12.06,Cd 11.86.通过单晶结构解析、热重及元素分析得出配合物2的结构式为[In0.5Cd0.5(TBA)\5(CH3OH)][NO3]0.5·2NM F.1.3 晶体结构解析选取合适大小的单晶,置于Bruker Smart APE XII CCD X射线单晶衍射仪上,用经石墨单色器单色化的Mo Kα(λ=0.071073 nm)辐射作为激发波长,在室温下收集衍射数据.经吸收校正,采用SHELXS 97 和SHELXL 97 程序[44]由直接法解出晶体结构,由理论加氢法确定氢原子的坐标,并对氢原子和非氢原子分别采用各向同性和各向异性温度因子进行全矩阵最小二乘法修正.配合物1和2的CCDC号分别是1834648和1834642.利用TOPOS 4.0软件对配合物进行拓扑学分析[45].2 结果与讨论2.1 配合物的晶体结构X射线单晶结构解析表明配合物1结晶于正交晶系,Pmma空间群(表1).如图1所示,在化合物1的结构中存在2种不同配位模式的无机次级结构单元(SBU),其中金属铟与羧酸官能团的氧原子配位形成六配位的八面体几何构型,再通过桥连氧原子延长为一维链状结构;而金属铜与四氮唑官能团的氮原子配位形成四配位的四边形几何构型,与In(OH)In链通过配体连接延展为三维骨架配合物.每个In—O—In键角都为120°,In—O键长为0.0217和0.0224 nm,Cu—N键长为0.0201 nm.拓扑学分析表明,金属铟可简化为8-连接点,金属铜和配体均可简化为4-连接点,整体上配合物1为(4,4,8)连接的新拓扑结构,其Schläfli符号为{3.4.72.82}2{34.42.74.85}{42.74}.Table 1 Crystal data and structural refinement for complexes 1 and2Complex12EmpiricalformulaC21H22CuInN9O7C13H18Cd0.5In0.5N6.5O6.5Formulaweight690.84482.95Temperature/K293(2)293(2)Crystal systemOrthorhombicOrthorhombicSpacegroupPmmaImmaa/nm0.72059(14)1.8826(4)b/nm1.8500(4)0.73469(15)c/n m1.5380(3)1.5903(3)α/(°)9090β/(°)9090γ/(°)9090V/nm32.0503(7)2.1996(8)Z 24Dc/(Mg\5m-3)1.1191.074μ/mm-11.3610.971F(000)690968Reflections collected/Unique(Rint)19273/2614(0.0695)5518/1101(0.0193)Goodness-of-fit on F21.0931.127R1,wR2[I>2σ(I)]∗0.0402,0.12630.0249,0.0701R1,wR2(all data)∗0.0529,0.13290.0301,0.0725Fig.1 Multiple SBUs consisting of ligand and metal cores(A),polyhedral view(B),ball and stick view(C) and the new topology type(D) of complex 1 X射线单晶结构解析结果表明,配合物2结晶于正交晶系,Imma空间群.如图2所示,在该结构中,金属中心铟/镉原子均采取六配位的八面体几何构型,其中4个氧/氮原子位于赤道平面,轴向是2个桥连氧原子.2个相邻的铟原子(或镉原子)通过桥连氧原子连接延长为InOIn(或CdOCd)链,再通过线型配体连接拓展为具有空旷骨架结构的三维配位聚合物.在y轴方向上存在着菱形的一维孔道,其尺寸为0.188nm×0.159 nm(对角线长,包含范德华半径).每个In—O—In(或Cd—O—Cd)键角均为120°,In—O(或Cd—O)键长为0.0216和0.0224 nm,In—N(或Cd—N)键长为0.0209 nm.拓扑学分析表明,金属铟和镉可简化为8-连接点,配体可简化为4-连接点,整体上配合物2为(4,8)连接的新拓扑,其Schläfli 符号为{32.62.72}{34.42.64.75}.Fig.2 Multiple SBUs consisting of ligand and metal cores(A),polyhedral view(B),ball and stick view(C) and new topology type(D) of complex 22.2 配合物的XRD和TG分析如图3所示,配合物1和2的粉末XRD谱图和根据单晶结构模拟XRD谱图的衍射峰位置基本吻合,说明实验合成的样品均为纯相.Fig.3 Simulated(a) and as-synthesized(b) powder X-ray diffraction(PXRD) patterns of complexes 1(A) and 2(B)在空气气氛下,在室温到800 ℃范围内测试配合物的热重曲线,升温速率为10 ℃/min.如图4(A)所示,热重分析表明,配合物1总失重为76.6%(理论值76.0%):在150 ℃之前失重21%(理论值17.2%),可归属为DMF和乙醇的失去;150 ℃到387 ℃之间失重为55%(理论值57%),归属于配体TBA和OH-的失去,在该阶段配合物骨架坍塌,残余物为In2O3和CuO的混合物[图5(A)].Fig.4 TG curves of complexes 1(A) and 2(B)Fig.5 Wide-angle XRD(WAXRD) patterns of complexes 1(A) and 2 (B) after being heated up to 500 ℃如图4(B)所示,热重分析表明,配合物2总失重为72.4%(理论值75.6%):在187 ℃之前失重31%(理论值30.3%),可归属于NMF和甲醇的失去;187 ℃～490 ℃之间失重41.4%(理论值45.3%),归属为有机配体的失去,在该阶段配合物骨架坍塌,最终产物为CdIn2O4[图5(B)].2.3 配合物2的荧光性质Fig.6 Solid-state emission spectra of H2TBA and complexes1,2(A),fluoresence intensity changes of complex 2 in different volatile organic solvents(B) and after addition of different metal ions(C) and linear plot of fluorescence intensity of complex 2 in DMF upon addition ofFe3+(D)在室温条件下,测试了有机配体H2TBA和配合物1,2的固体荧光光谱,结果见图6(A).利用396 nm波长对有机配体H2TBA进行激发,得到最大发射波长在487 nm处,有机配体的荧光发射归属于有机分子内的π-π*跃迁;利用393 nm波长对配合物1,2进行激发,得到相似的发射波长,其最大发射波长在484 nm处.因为有机配体与配合物1,2的激发峰和发射峰比较接近,所以配合物1,2的荧光很可能归属于配体与配体之间的电荷转移.选择配合物2进行金属离子的选择性检测.首先,称取研磨后的样品3 mg分散在不同的溶剂中,超声30 min使其成为均一分散的溶液进行荧光光谱测试.如图6(B)所示,配合物2的荧光强度随着溶剂的不同而有所差异,在DMF中展现出最好的荧光强度,因此,选择DMF作为配合物2检测金属离子的溶剂分子.分别配制0.01 mol/L含有不同金属离子(Li+,K+,Mg2+,Zn2+,Co2+,Ni2+,Al3+,Fe3+)的DMF溶液.称取3 mg配合物2加入到以上溶液中,超声0.5 h使其成为均一分散的溶液进行荧光光谱测试.如图6(C)所示,配合物的荧光强度随着金属离子的不同而变化,其中金属离子Li+,K+,Mg2+,Zn2+,Ni2+,Al3+对配合物2的荧光强度起到增强的效果,而金属离子Co2+,Fe3+对配合物2的荧光强度起到减弱的效果.特别的是,含有金属离子Li+的溶液荧光强度最强,比配合物2的强度高出约3.5倍,而Fe3+的荧光强度最弱,对配合物2几乎起到了荧光猝灭的作用,这可能是由于配合物2的骨架中未配位的N 原子与金属离子Li+和Fe3+间形成弱的相互作用导致其能量转移所致.其中,配合物2对Fe3+的检测限为0.081 mmol/L[图6(D)].结果表明配合物2对金属离子Li+和Fe3+可通过荧光增强和猝灭效应进行选择性的检测,说明配合物2可以作为荧光探针材料在离子检测方面具有潜在的应用价值.3 结论利用混合金属合成方法,在溶剂热的条件下合成了2个基于金属铟的双金属有机骨架配合物1和2,其中配合物1由三元结构单元组成,即InOIn链、金属和有机配体,且配合物2中In与Cd具有相同的配位模式.荧光光谱检测结果表明,配合物2通过荧光增强和猝灭效应对金属离子Li+和Fe3+具有一定的识别作用.参考文献【相关文献】[1] He Y.,Zhou W.,Qian G.,Chen B.,Chem.Soc.Rev.,2014,43(16),5657—5678[2] Spanopoulos I.,Tsangarakis C.,Klontzas E.,Tylianakis E.,Froudakis G.,Adil K.,Belmabkhout Y.,Eddaoudi M.,Trikalitis P.N.,J.Am.Chem.Soc.,2016,138(5),1568—1574[3] Bhatt P.M.,Belmabkhout Y.,Cadiau 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解析金属配位聚合物的力学性质及应用前景金属配位聚合物是一类由金属离子与有机配体通过配位键结合形成的聚合物。
它们具有独特的力学性质和广泛的应用前景。
本文将从理论和实验研究的角度来探讨金属配位聚合物的力学性质，并展望其在可持续发展、新材料合成和生物医学等领域的应用前景。
首先，金属配位聚合物的力学性质是研究的重要方面之一。
通过理论计算和实验分析可以得知，金属配位聚合物具有优异的力学性能，如高强度、较高的模量和韧性。
这得益于金属离子与有机配体之间的配位作用和非共价键的相互作用，使得聚合物形成了强而稳定的三维结构。
此外，合理设计金属配位聚合物的结构和配位键可以进一步调控其力学性能。
例如，通过控制配体的刚性和功能化修饰，可以实现聚合物的可逆变形和可编程组装，拓展其在材料科学中的应用。
其次，金属配位聚合物在材料科学和工程中具有广泛的应用前景。
首先是在可持续发展领域的应用。
金属配位聚合物可以用作高效的催化剂，用于可持续能源的转化和环境污染物的降解。
此外，金属配位聚合物还可以作为可再生能源材料和电池材料，用于储能和能源转换。
其次，在新材料合成方面，金属配位聚合物可以用于制备高性能的纳米颗粒、多孔材料和嵌段共聚物等功能材料。
这些材料在生物医学、电子器件和传感器等领域具有潜在的应用价值。
最后，在生物医学领域，金属配位聚合物可以设计成具有靶向性、可控释放药物的纳米载体，用于癌症治疗和诊断。
此外，金属配位聚合物还可以用于组织工程和生物成像等领域。
与此同时，金属配位聚合物的研究还面临着一些挑战。
首先是合理设计和合成金属配位聚合物的方法和策略。
由于其复杂的结构和特殊的化学性质，金属配位聚合物的合成往往较为困难，需要耗费较长的合成时间和条件。
其次是金属配位聚合物的稳定性和可持续性问题。
一些金属配位聚合物在环境和生物体内的稳定性较差，会限制其在实际应用中的使用。
因此，研究人员需要寻找新的配体和金属离子，以提高金属配位聚合物的稳定性和可持续性。
