题目配位聚合物的应用研究

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配位聚合物的应用研究

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。

配位聚合物的应用与进展

配位聚合物的应用与进展王雄化学化工与材料学院应用化学1班 20133443摘要：配位聚合物是由金属和有机配体自组装而形成的, 具有独特的空间几何构型, 在非线性光学材料、气体吸附、手性拆分和催化、分子磁性材料、超导材料, 微孔材料等诸多方面都有广阔的应用前景。

本文介绍了配位聚合物的分类，列举了金属-有机骨架(MOFs)等功能型配位聚合物的研究进展,并对配位聚合物的发展前景作了展望。

关键词：配位聚合物；有机配体；合成方法；应用；催化引言：配位聚合物(coordination polymers)或金属-有机框架(metal-organic frameworks,简称MOFs)是指利用金属离子与有机桥联配体通过配位键合作用而形成的一类具有一维，二维或三维无限网络结构的配位化合物[1]。

近年来，配位聚合物作为一种新型的功能化分子材料以其良好的结构可裁性和易功能化的特性引起了研究者浓厚的兴趣。

配合物有无机的金属离子和有机配体，因此它兼有无机和有机化合物的特性，而且还有可能出现无机化合物和有机化合物均没有的新性质。

配位聚合物分子材料的设计合成、结构及性能研究是近年来十分活跃的研究领域之一，它跨越了无机化学、配位化学、有机化学、物理化学、超分子化学、材料化学、生物化学、晶体工程学和拓扑学等多个学科领域，它的研究对于发展合成化学、结构化学和材料化学的基本概念及基础理论具有重要的学术意义，同时对开发新型高性能的功能分子材料具有重要的应用价值[2-7]。

并对分子器件和分子机器的发展起着至关重要的作用。

配位聚合物在新的分子材料中将发挥重要的作用。

配位化学理论在材料的分子设计中也将起着重要的指导作用。

材料按其性能特征和用途大致可划分为结构材料和功能材料两大类。

功能材料种类繁多，功能各异，其共同的特点和发展趋势是：(1) 性能优异；(2) 分子化；(3) 巨大的应用前景。

金属有机光电磁材料综合了这几方面特点，将发展成为新一代材料，其结构和性能决定了它的应用越来越广泛。

基于吡嗪及其衍生物的配位聚合物的合成与应用研究

基于吡嗪及其衍生物的配位聚合物的合成与应用研究1、前言配位聚物（coordinationpolymers ）,是由过渡金属和有机配体自组装 ,在空间上形成一维、二维或三维的无限结构。

这类无机-有机杂化复合聚合物材料结构多样、性能优异 ,作为功能材料如选择性催化分子识别、气体吸附、离子交换、超高纯度分离材料 ,生物传导材料 ,光电材料 ,新型半导体材料 ,磁性材料和芯片开发等领域显示了诱人的应用前景。

因此 ,这方面的研究成为 20 世纪 90 年代后化学和材料学科中最为活跃的研究领域之一。

深入地了解配位聚合物的合成、结构、性能及应用是近年来化学家和材料科学家追求的目标。

目前 ,这类化合物的研究基本上集中在以有机桥基和金属离子为单元构筑【1—3】的各类具有功能特性的聚合物。

最近10 年内有许多文献【4 —6】报道了该类物质的特殊理化性质 ,如催化性能、手性、导电性、发光性、磁性、非线性光学性能和多孔性。

在含氮杂环配体当中，以吡嗪及其相关的各种衍生物为配体而合成的配合物在含氮芳香杂环为配体的配合物家族中占据有非常重要的位置。

它们以其特有的配位结构和配位性质而被配位化学工作者所重视。

本综述主要探讨以吡嗪及其衍生物为有机配体的相关配位聚合物的研究工作情况。

2、有机配体的设计现已得知，多核配合物中配位原子的电子密度与其桥联金属离子间的磁耦合作用有着密切的关联因素，特别是桥联配体[7-38]的配位原子的电子密度直接影响着其桥联金属离子间的磁相互作用的大小。

配位原子的电子密度大，则其桥联金属离子间的磁相互作用就强；反之，其磁相互作用就弱。

因此，为了获得具有较强的磁耦合性质的桥联多核配合物，应设计、合成那些含有较大电子密度的配位原子的配体。

理论和实验均已证实，氮杂环化合物中氧原子的电子密度远大于其相应的氮杂环中氮原子的电子密度[39-40]。

因此，氮杂环氮氧化物中氧原子较相应的氮杂环化合物中氮原子具有强的配位能力而可形成强的配位键。

金属配位聚合物的合成与性能研究

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。

第五章配位聚合解析

第五章配位聚合习题参考答案1．举例说明聚合物的异构现象，如何评价聚合物的立构规整性？解答：（1）聚合物的异构现象：① 结构异构聚合物，如聚甲基丙烯酸甲酯与聚丙烯酸乙酯：CH 3|-[-CH 2-C-]n - -[-CH 2-CH-]n -| |CO 2CH 3 CO 2C 2H 5聚甲基丙烯酸甲酯聚丙烯酸乙酯② 几何异构聚合物，汉分子链中由于双键或环形结构上取代基在空间排列方式不同造成的立体异构称为几何异构，也称顺-反异构。

如丁二烯聚合所形成的1,4-聚丁二烯，其结构单元有顺式结构和反式结构两种：～～～CH 2 CH 2～～～～～～CH 2 HC = C C = CH H H CH 2～～～顺式结构（顺-1,4聚丁二烯）反式结构（反-1,4聚丁二烯）③ 光学异构聚合物，如聚环氧丙烷有一个真正的手性碳原子：H|～～～O-C *-CH 2～～～|CH 3④ 构象异构聚合物，当大分子链中原子或原子团绕单键自由旋转所占据的特殊空间位置或单键连接的分子链单元的相对位置的改变称构象异构。

构象异构可以通过单键的旋转而互相转换。

（2）当大分子链上大部分结构单元（大于75%）是同一种立体构型时，称该大分子为有规立构聚合物，或立构规整聚合物、定向聚合物。

反之，称为无规立构聚合物。

2．写出下列单体聚合后可能出现的立构规整聚合物的结构式及名称：（1）CH 2=CH-CH 3（2）CH 2-CH-CH 3O（3）CH 2=CH-CH=CH 2CH 3|（4）CH 2 =C-CH=CH 2 解答：（1）聚丙烯全同聚丙烯（R 为甲基）间同聚丙烯（R 为甲基）全规聚环氧丙烷间规聚环氧丙烷（3）丁二烯～～～CH 2CH 2～～～～～～CH 2 HC = C C = CHH 2～～～顺式结构（顺-1,4聚丁二烯）反式结构（反-1,4聚丁二烯）R 为乙烯基）间同1,2-聚丁二烯（R 为乙烯基）（4）异戊二烯～～～CH 2 CH 2～～～～～～CH 2 H C = CC = C CH 3CH 3 2～～～顺式结构（顺-1,4聚异戊二烯）反式结构（反-1,4聚异戊二烯）全同3,4-聚异戊二烯（R 为-C(CH 3)=CH 2）间同3,4-32）全同1,2-聚异戊二烯（R 乙烯基）间同3,4-聚异戊二烯（R 为乙烯基）3．什么是配位聚合？主要有几类催化剂（或引发剂），各有什么特点？解答：（1）配位聚合：是指单体分子的碳-碳双键先在显正电性的低价态过渡金属的空位上配位，形成某种形式的络合物（常称σ-π络合物），经过四元环过渡态，随后单体分子插入过渡金属-碳键中进行增长的聚合过程。

配位聚合物在有机反应中的催化机理研究

配位聚合物在有机反应中的催化机理研究配位聚合物是一类具有特殊结构和功能的聚合物，其分子中含有特定的配位基团，能够与金属离子形成稳定的配位化合物。

配位聚合物在有机反应中具有重要的催化作用，其催化机理是当前有机化学研究的热点之一。

配位聚合物的催化作用主要体现在两个方面：一是配位基团与金属离子的催化活性，二是配位聚合物分子结构的灵活可控性。

配位基团能够与金属离子形成稳定的配合物，提高金属离子的活性，加速有机反应的进行。

同时，通过设计合成特定结构的配位聚合物，可以调控其催化活性和选择性，实现对有机反应的精确控制。

配位聚合物在有机反应中的催化机理涉及复杂的配位化学和有机化学过程。

首先，配位基团与金属离子之间发生配位作用，形成稳定的配位化合物。

这一过程为后续有机反应提供了良好的反应环境和活化能量。

随后，金属离子与底物分子发生反应，催化底物分子的转化。

最终，反应生成产物，金属离子被再生，参与下一轮反应。

通过实验和理论研究，科学家们揭示了配位聚合物在有机反应中的催化机理。

他们发现，配位聚合物能够通过配位效应和空间位阻效应促进有机反应的进行。

配位效应使金属离子与底物分子之间形成稳定的配位键，提高反应速率和选择性；空间位阻效应能够限制底物分子的进入和反应路径，避免副反应的发生，使反应更加高效和特异。

配位聚合物在有机反应中的催化机理研究具有重要的理论和应用意义。

深入了解催化机理有助于设计高效、高选择性的催化剂，推动有机合成反应的发展。

同时，配位聚合物的催化机理也为材料科学和药物设计提供了新思路和方法，拓展了配位聚合物在不同领域的应用。

总的来说，配位聚合物在有机反应中的催化机理研究为有机化学领域带来了新的认识和突破。

未来，我们可以通过进一步探索配位聚合物的催化机理，发展更加高效、环保的有机合成方法，为化学领域的发展做出更大的贡献。

配位聚合物的构建及其性质研究

配位聚合物的构建及其性质研究一、前言配位聚合物作为一种新型的有机-无机杂化材料，具有着无数的应用前景。

随着有机合成方法和无机化学的进步，越来越多的配位聚合物被制备出来并使用在不同的领域中。

本文将会着重阐述配位聚合物的构建以及其性质研究。

二、配位聚合物的构建配位聚合物的构建可以根据用于构建的化合物不同而分为两类，即单个大分子形成的配位聚合物和寡聚物/低分子形式的配位聚合物。

1.单个大分子形成的配位聚合物单个大分子形成的配位聚合物通常使用刚性的双齿联位配体和过渡金属离子组合而成。

该配位聚合物具有高度的形状稳定性和热稳定性，并在催化、荧光探针等方面具有重要应用。

取不同类别的双齿联位配体，如Biim、Triim等，与过渡金属离子Zn2+、Cu2+、Ni2+等相配合即可构建出单个大分子形式的配位聚合物。

实验条件中一般采用无水条件，以配体和过渡金属离子在无水环境下形成配合物，然后形成单个大分子配位聚合物。

2.寡聚物/低分子形式的配位聚合物寡聚物/低分子形式的配位聚合物包括有机方硝基化合物、荧光分子、硝基苯酚等配体与铜离子、锌离子等过渡金属离子所组成的配位聚合物。

该种配位聚合物在材料学、生化学以及荧光分析等领域中被广泛应用。

该种配位聚合物的合成方法一般采用直接混合法。

利用有机方硝基化合物等化合物作为配体，与过渡金属离子进行直接混合，即可得到寡聚物/低分子形式的配位聚合物。

三、配位聚合物的性质研究1.光电性质配位聚合物具有良好的光电性质，一般使用紫外可见吸收光谱（UV-Vis）和荧光光谱等波谱技术进行研究。

在UV-Vis吸收光谱中，常使用透射率和吸收度表示配位聚合物的吸光强度和吸收频率。

在荧光光谱方面，配位聚合物的荧光发射强度、光谱变化等也受到研究者的广泛关注。

2.热稳定性配位聚合物具有良好的热稳定性。

研究人员通过热重分析（TGA）、差示扫描量热法（DSC）等手段研究配位聚合物的热稳定性，表明配位聚合物的热分解温度通常高于300℃。

基于吡嗪及其衍生物的配位聚合物的合成与应用研究剖析