新型光致变色和质子导电晶体的合成、结构及性质研究

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本文以获得具有新颖的质子导电性质和光致变色性质的晶体材料为目标,选用乙基紫精阳离子(EV2+)为阳离子模板,以均苯三甲酸(H3BTC)和间苯二甲酸(m-H2BDC)等为辅助配体,合成了6例给体-受体配合物。另外,合成了1例叠氮桥连四核镉(II)配合物和1例七钼酸化合物。通过单晶X-射线衍射、X-射线粉末衍射、红外光谱和热重等技术对8例化合物进行了结构和性质表征。重点利用紫外-可见吸收光谱技术研究了给体-受体配合物的光致变色性质,通过交流阻抗测试技术研究了给体-受体配合物的质子传导性质。具体内容如下:1.以乙基紫精阳离子(EV2+)为电子受体,H3BDC为辅助配体,合成过渡金属配位阴离子-乙基紫精给体-受体配合物3例:(EV)0.5[Co(BTC)(H2O)5]·H2O(1),(EV)0.5[Ni(BTC)(H2O)5]·H2O(2)和{(EV)[Cd3(m-BDC)4]·0.5H2O}(3)。配合物1、2和3均表现出一致的光致变色性质,通过紫外-可见吸收光谱EV·+特征吸收峰(420 nm和610 nm)的位置判断基于乙基紫精阳离子的光致变色是源于光诱导电子转移过程。在温度为313 K和相对湿度为95%的条件下,配合物3的质子传导率达到1.87×10-4S/cm,质子传导活化能为0.46575 eV,导电机理为Vehicle机理。2.以EV2+为电子受体,以供电子的芳香羧酸为电子供体,合成芳香羧酸阴离子-乙基紫精给体-受体配合物2例:[(EV)(H3BTEC)2]·2H2O(4)和[(EV)(H2BTEC)](5)。化合物4和5均为三维氢键框架结构。化合物4和5均表现出一致的光致变色性质。在温度为343 K、相对湿度为95%的条件下,化合物4的质子传导率达到7.09×10-4S/cm,质子传导活化能为0.4121 eV,质子传导机理为Vehicle机理。3.以磷钼酸为配体,通过水热合成法,成功制备了化合物[(H3O)6(Mo7O24)]·4H2O(6)。以叠氮化钠为桥连配体,采用室温缓慢挥发法,合成了中心对称的四核Cd(II)配合物[Cd2(N3)4(DMF)3]2(7)。利用EV2+和Zn Br2为原料,合成多卤阴离子-乙基紫精给体-受体配合物1例:[(EV)2(Zn Br4)2](8)。在温度为321 K、相对湿度为95%的条件下,配合物6的质子传导率达到9.12×10-5S/cm,质子传导活化能为0.4073 eV,质子传导机理属于Vehicle机理。
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