配位聚合物的合成、表征及其光催化降解有机染料的研究

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近30年,配位聚合物(也称为金属-有机框架材料、无机-有机杂化材料或多孔配位聚合物)晶体材料迅猛发展,已成为当前配位化学、材料化学和晶体化学的研究热点领域之一。这不仅是由于它们具有多种多样的拓扑结构,而且还因为它们在吸附、催化、荧光、磁性、离子交换、气体存储及分离等方面存在潜在的应用。选取适当的金属离子和多功能有机配体,通过水热/溶剂热反应是构筑结构新颖和性质独特的配位聚合物的最有效方法之一。本文以2,4,5-三(4-吡啶基)-咪唑、1,10-邻菲罗啉衍生物含氮配体和喹啉-2,3-二羧酸为主配体,加以芳香羧酸有机配体和杂多酸无机配体,与过渡金属在水热条件下得到12个新型配合物。通过元素分析、热重分析、X-射线单晶衍射和固体紫外来表征了这些新的配位聚合物,具体如下:   一、以2,4,5-三(4-吡啶基)-咪唑为主配体,选择杂多酸等二配体与金属反应,得到五个金属不参与配位的配合物单晶,通过单晶X射线衍射表征,软件解析为:(C18H13N5)n·(H2O)n(1);[(C18H16N5)·(PW12O40)]n·n(H2O)3(2);[(C18H16N5)2·(SiW12O40)1.5]n·n(H2O)4(3);[(C18H16N5)2·(SiW12O40)]n·n(H2O)3(4);[(C18H17N5)·(C16H6O8)0.5·(SiW12O40)0.5]n(5)(   )这五个配合物由于有金属离子都没有参与配位,故而得到的都是0D结构。   二、以1,10-邻菲罗啉衍生物(Do、Ip、P-HNCP)为主配体,辅以3,5-Nsys、pdd或杂多酸与相应金属盐在水热条件下反应得到五个配合物单晶,通过单晶X射线衍射表征,软件解析为:[Ag(Do)2]·(3,5-Nsys)(6);[ZnffDo)2(pdd)](7);[Cu(Do)(SiW12O40)0.5(H2O)2]n·n(H2O)5(8);[Mn2(Ip)2(SiW12O40)(H2O)3]n·n(H2O)5(9);[Zn(p-HNCP)2(PW12O40)(H2O)]n·n(H2O)4(10)。这五个配合物中,配合物6和10是0D,配合物9为1D链状,配合物7和8为2D结构。   三、以喹啉-2,3-二羧酸为主配体,以phen或硅钨酸为辅助配体与相应金属盐在水热条件下得到两个配合物单晶,通过单晶X射线衍射表征,软件解析为:[Cd(2,3-H2qc)(3-Hqc)(phen)](11);[Pb2(3-Hqc)2(H2O)3]n·[(H2O)5(SiW12O40)(3-Hqc)]n(12)。配合物11为1D链状结构,有一分子喹啉-2,3-二羧酸的2位羧基在水热反应条件下脱去一分子CO2,即有一分子的2,3-H2qc成为了3-Hqc;配合物12为0D结构,在配合物12中,2,3-H2qc都脱去了一分子羧基成为3-Hqc。   四、选择含有杂多酸的7个配合物单晶,在紫外光或可见光照射条件下,考察其对罗丹明B染料的催化降解效果。其中,在紫外光照射下,配合物的催化效果好,降解彻底;而在可见光照射下,配合物的光催化效果则明显降低,除了配合物2保持较好的催化效果外,其它配合物在可见光照射下对罗丹明B的降解不彻底。
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