配位聚合物的应用及其研究进展

配位聚合物在光电磁材料中的应用

姓名:吴娜 学号:10207010

摘 要:配位聚合物由于其特殊的结构及其在光电磁等方面优异的性能引起了科学家的广泛关注。本文综述了金属有机化合物在光电磁材料中的应用,并对新型多功能材料在设计、合成与应用方面的广阔前景作了展望。

关键词:配位聚合物;多功能材料;非线性光学;材料化学

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。以下是金属有机化合物分别在光电磁材料中的应用。

1 配位聚合物在光学材料中的应用

配位聚合物的光学性质研究主要集中在光致发光、电致发光以及非线性光学等方面[8]。

1.1光致发光和电致发光材料

当外界光照射到某些物质的时候,这些物质会发射出各种波长和不同强度的可见光,而当外界光停止照射时,这种发射光也随之消失,我们称这种发光现象叫光致发光( PL);当物质在一定的电场下,被相应的电能所激发也能产生发光现象,我们称之为电致发光(EL)。发光的原因是由于分子吸收了某一特定波长的光而达到激发态,激发态是不稳定的中间态,当它通过辐射跃迁回到基态时,能量以分子荧光或磷光的形式释放,这时分子就表现出发光的性质。

.发光材料是有机电致发光器件中的核心部分,现代合成技术的发展已经使染料的发光范围可以通过分子的剪裁精细调节。经过 20多年的深入研究,已经设计合成出系列的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)发光材料,一些性能优良的材料已经用于制备单色发光器件如八羟基喹啉铝 (Alq3) 等。某些有机化合物本身就有发光性质,但有些没有,通过与金属离子配位以后,有些原来不发光的有机化合物转变为能发光的配合物;有些原来发光很弱的有机化合物变成了强发光的金属有机配合物。这说明了金属离子通过了某种方式提高了有机配体的发光效率。这类有机化合物绝大多数是芳香族化合物,金属离子多为非过渡金属离子,如

8 -羟基喹啉可以与许多二价、三价、四价金属离子生成配合物,羟基蒽酮染料和偶氮染料与Al3+、Be2+、Ga3+、Sc3+、In3+、Th4+、Zr4+和Zn2+等离子都能形成发光配合物。锌的有机配合物是有机薄膜电致发光(有机EL)器件中的重要材料,如 Zn-甲亚胺配合物都具有较高的熔点,因而有助于 EL器件的耐热性和提高器件的稳定性[9]。它的其它配合物如 Zn(BTZ)2

(图1) 显示了很强的荧光,并且可通过真空蒸镀形成非常好的无结晶薄膜,亮度很高,接近为白色发光。这是一种新型的RGB(Red-Green-Blue)发光材料[10]。对于有机EL器件应用于全色显示和背照明是极其有意义的,还有锌的羟基黄酮类配合物,它们也可以用作电致发光材料[11]。 .

图1. Zn(BTZ)2的结构

图2. TTA的结构 红色发光金属配合物中,主要有稀土铕配合物、金属卟啉配合物和金属钌配合物等。最早报道用于有机电致发光器件的稀土铕配合物是三价铕离子与三氟乙酰噻吩丙酮( TTA)

(结构见图2)的二元配合物Eu(TTA)3。Kido等将Eu配合物作为客体发光材料掺杂到主体材料中,形成主客体结构[12]。在最佳条件下得到器件的起亮电压为6 V,最大亮度达到 460

cd·m-2(16V)。这是目前 Eu配合物 EL材料中发光亮度最高的器件。

1.2 非线性光学材料

当光和物质相互作用时,会产生吸收、反射、散射和发光等和光的强度发生变化的效应其入射的频率(或能量)则没有变化。而在激光这类高强度的电磁场和物质相互作用时会产生非经典光学的频率、相位、偏振和其它传输性质变化的新电磁场。能够起这种作用的物质我们称之为非线性光学材料。如二阶非线性光学材料,是指它能和入射的基频为ω的光波相互作用后产生频率为2ω的倍频光波. 随着科学高速发展而进入信息技术时代,非线性光学材料研究在现代激光技术、光学通讯、光子计算和动态成像等高新技术中都有广泛应用。第一篇报道金属有机化合物的非线性光学(NLO)性质的文章发表于1986年[13],从那以后,金属有机非线性光学材料的研究逐步展开,不断深入。总的发展过程是:由随机测试发展到有意识地进行分子设计;由测试粉末倍频效应发展到测试(或计算)分子二阶非线性系数β; 由二阶非线性光学效应扩展到三阶效应;由借用有机非线性光学材料的分子设计理论逐步发展到总结金属有机化合物自身的结构与性能的关系。近年来,Marder等合成了一系列带二茂铁基团的吡啶季铵盐(如图3),其中当 X-为碘阴离子时,化合物的粉末倍频效应为尿素的220倍[8],这是迄今为止金属有机化合物中粉末倍频效应最强的化合物。

图3. 二茂铁吡啶季铵盐

通过改变过渡金属的氧化状态(d电子数目)、几何构型及它们的顺磁反磁性可以改进这类化合物的非线性光学特性。目前已经对一系列有机金属分子的 NLO系数和不同金属离子、配体成键方式和共轭性间的关系进行了研究。其中金属羰基化合物如:Cr (η6-C6H5X)(CO)3 (X = H,OMe,NH2,COOMe) ,其中芳基作为给体通过d-π*反馈键而作为基态受体[14];金属茂烯类:一系列铁和钌的二茂铁作为给体,以共轭键联结不同受体的配合物呈现很高的β值[15];它们在UV和可见光区具有两个强吸收带。由EHMO计算表明能量最低的跃迁是 MLCT带。而最高的能量的跃迁是具有一定金属成分的配体的π → π*

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配位化学在有机合成中的应用

配位化学在有机合成中的应用

配位化学在有机合成中的应用

引言:配位化学是无机化学的一个重要分支,广泛应用于催化剂、药物、材料等领域。在有机合成中,配位化学的应用也越来越受到关注。本文将介绍配位化学在有机合成中的应用,并探讨其在有机合成中的优势和局限性。

一、配位化学在有机合成中的优势

1. 催化剂:配位化合物作为催化剂在有机合成中扮演着重要角色。通过选择合适的配体和过渡金属,可以调控反应的速率、选择性和产率。例如,金属有机配合物常用于氢化反应、氧化反应、交叉偶联反应等。此外,由于配位化合物的可调性,可以根据具体需求设计和合成新型配体,进一步提高反应的效果。

2. 金属有机化合物:一些金属有机化合物在有机合成中具有独特的反应性。例如,Grignard试剂和有机锂试剂是常见的金属有机化合物。它们可与各种化合物发生加成、消除、置换等反应,从而构建复杂的有机分子骨架。此外,金属有机化合物还可通过金属催化的反应合成,如Suzuki偶联、Heck反应等,为有机合成提供了更多的选择。

3. 配位聚合物:配位聚合物是由金属离子和配体通过配位效应相互连接而成的大分子。它们具有多样的结构和性质,可用于控制聚合物的形貌、分子量、相互作用等。在有机合成中,配位聚合物可以用作催化剂、药物递送系统、分离膜等,拓宽了有机合成的应用领域。

二、配位化学在有机合成中的具体案例

1. 配位催化:过渡金属配合物在有机合成中广泛应用于催化各种反应。以铂催化剂为例,它可以催化烯烃的氢化、烯烃和芳烃的异构化、烯烃和烯炔的偶联等。这些反应可以高产率、高选择性地得到有机化合物,有助于构建有机分子骨架。 2. 金属有机试剂的应用:金属有机试剂如Grignard试剂和有机锂试剂可与各类化合物发生反应,实现C-C键的构建。例如,通过与酰氯反应,Grignard试剂可以合成醇、醛、酮等有机化合物;通过与卤代烷反应,有机锂试剂可以合成烷烃、芳香化合物等。

3. 配位聚合物的应用:金属配合物可以用作聚合物的交联剂,实现聚合物的多样化。例如,通过选择具有不同配位能力的过渡金属离子和配体,可以合成不同结构的配位聚合物,如线性配位聚合物、交叉连接配位聚合物等。这些配位聚合物在药物递送、储能材料、分离膜等方面具有广泛的应用前景。

双(2-甲基咪唑)配位聚合物的合成、结构及性质研究

双(2-甲基咪唑)配位聚合物的合成、结构及性质研究

双(2-甲基咪唑)配位聚合物的合成、结构及性质研究

近年来,双(2-甲基咪唑)配位聚合物的合成、结构及性质研究受到了广泛的关注。双(2-甲基咪唑)配位聚合物是通过具有两个N-H键的2-甲基咪唑分子,以巯基连接剂为第三个连接中心结合到有机金属室内而形成的聚合物。因为2-甲基咪唑的官能团的存在,可以有效地控制其结构及性质。

研究发现,合成双(2-甲基咪唑)配位聚合物可以采用不同的方法,可以选择使用物理和化学方法,以合成特定的配位聚合物,并且可以得出不同的结构。双(2-甲基咪唑)配位聚合物具有独特的结构和性质,可以用于传感器、光子学领域等重要领域。另外,研究表明,双(2-甲基咪唑)配位聚合物的重要性已经被证明,它可以作为催化剂或选择性识别对象的活性物质。

双(2-甲基咪唑)配位聚合物是一种新型的聚合物,研究它的结构、用途及其本质性质为未来发展提供了巨大的潜力。希望该领域的研究可以吸引更多科学家和技术人员的参与,使2-甲基咪唑配位聚合物的合成、结构及性质取得更大的进步。

一类新型的多孔材料——多孔配位聚合物

一类新型的多孔材料——多孔配位聚合物

一类新型的多孔材料——多孔配位聚合物

隋爱香;徐兴玲;唐宗薰

【摘 要】多孔配位聚合物以其表面积大、孔大小分布均匀、孔隙率高等特点及其潜在应用而引起物理学家、化学家和材料学家的兴趣,成为近10年来学术界广泛重视的一类新型多孔材料.本文主要从多孔配位聚合物的研究进展、设计合成、结构及其应用等方面进行介绍.

【期刊名称】《大学化学》

【年(卷),期】2006(021)004

【总页数】10页(P1-10)

【关键词】配位聚合物;多孔材料;大小分布;物理学家;设计合成;表面积;孔隙率;材料学;化学家;学术界

【作 者】隋爱香;徐兴玲;唐宗薰

【作者单位】西北大学化学系,西安,710069;西北大学化学系,西安,710069;西北大学化学系,西安,710069

【正文语种】中 文

【中图分类】O6

配位聚合物通常是指金属离子和小分子配体通过自组装形成的具有高度规整的无限网络结构的配合物[1]。在过去的几十年里,配位聚合物有各种表述,如金属-有机框架结构(metal-organic frameworks,MOF),无机-有机杂化材料(hybrid organic-inorganic materials)等。在这些表述中,使用较多的是金属-有机框架结构。配位聚合物(coordination polymers)这一术语在1964年首次报道[2]。

多孔配位聚合物通常是指由过渡金属离子或金属簇与有机配体利用分子组装和晶体工程的方法得到的具有单一尺寸和形状的空腔的配位聚合物[3]。多孔配位聚合物与传统的多孔材料(如沸石分子筛)相比具有结构可塑、孔隙率高、孔大小分布均匀等特点,虽然它们的热稳定性不如传统的多孔材料,但在多相催化、主客体分子交换、生物大分子分离等方面具有极好的性能和应用前景,还可能在高选择性的分子存储、磁性调控、非线性光学等方面作为新材料的“候选人”[4]。

1 多孔配位聚合物的研究进展

1977年,Ludi等人首次确定了普鲁士蓝的结构,这是个具有三维网状结构的配位聚合物[5]。

配位聚合物的设计合成与性质研究

配位聚合物的设计合成与性质研究

2004年7月第28卷第4期 安徽大学学报(自然科学版)JournalofAnhuiUniversityNaturalScienceEdition July2004Vol.28No.4

配位聚合物的设计合成与性质研究

李胜利,吴杰颖,马 文,田玉鹏

(安徽大学化学化工学院,安徽合肥 230039)

摘 要:综述了近年来国际上较为活跃的研究领域,配位聚合物以高新技术为背景的光、

电、磁性质等方面取得的重要进展。根据配位聚合物的研究状况并结合本研究组的近期工

作,分析讨论了配位聚合物的分子设计和组装,及其组成-结构-性能关系。

关键词:配位聚合物;分子设计;合成;非线性光学

中图分类号:O635 文献标识码:A 文章编号:1000-2162(2004)04-0056-06

配位聚合物是通过过渡金属和配位体的自由组装而形成,它属于配位化合物中的一类,

不同于Si-O类的无机聚合物。配位聚合物具有性质独特、结构多样化、不寻常的光电效

应、可使用的众多的过渡金属离子等特点,所以在非线性光学材料、磁性材料、超导材料及催

化和生物活性等诸多方面都有很好的应用前景[1-2]。

有关配位聚合物的结构特点,Robson教授在1998年进行了概述[3],并根据聚合物的框

架特征将其归纳为三大类:一维链状聚合物,二维平面网状聚合物,三维立体网状聚合物。

本文则从配位聚合物的设计合成出发,概述了与功能性配合物密切相关的配位聚合物研究

领域取得的重要进展。这些进展进一步开拓了无机材料和有机金属材料的分子工程途径,

并有可能在更广泛的空间去设计和开发具有新型结构和性质的功能材料和器件。

1 含氮杂环类和含CN和SCN类

此类配体种类繁多,其中4,4’-bpy是最常用的二齿配体,它能与众多金属如Co、Cu、

Zn、Cd、Ag等的盐反应生成配位聚合物,在催化和分离方面有广阔的应用前景。1994年,日

本的Fujita发现Cd(NO3)2同4,4’-联吡啶反应形成的聚合物[Cd(bpy)2]・(NO3)2具有很

金属有机多孔配位聚合物的控制合成研究进展

金属有机多孔配位聚合物的控制合成研究进展

2007年11月 第25卷第6期 安徽教育学院学报 Journal of Anhui Institute of Education NOV.2007 V01.25 No.6 

金属有机多孔配位聚合物的控制合成研究进展 

李 健 

(合肥师范学院化学系,安徽合肥230061) 

[摘要]综述了多孔金属有机骨架配合物的性能特点、合成方法、控制途径及最新的研究方向。通过调节有机配体、金属 离子、模板剂和控制反应条件可能定向组装出预期的多孔金属有机骨架材料。 [关键词]金属有机;结构组装;多孔 [中图分类号]0631.5 [文献标识码]B [文章编号]1001 5116(2007)06~0060—03 

1 引言 

金属有机多孔配位聚合物(porous metal organ— 

ic coordination polymers或metal—organic frame— 

work,M0F)是由金属离子和有机配体通过超分子 

自组装而形成。这种配合物可以通过不同金属离子 

与各种刚性有机配体相络合而合成出不同孔结构的 

金属一有机骨架,并可以在有机配体上带上一些功 

能性的修饰基因(如一Br、~NH。等),使这种配合物 

在结构上更具独特性和功能性 ]。 

因其在催化、分离、吸附、气体储存、光学材料等 

领域表现出的诱人前景,成为近年来研究的热点。 

本文主要对这种金属有机配合物的合成方法、结构 

组装现状进行了综述。 

2金属有机配位聚合物的合成方法: 

2.1 作用方式: 

MOF晶体内部的相互作用可分为4种:(1)只 

有配位键(CB);(2)配位键和氢键(HB);(3)配位键 

和其他相互作用如 一 键(PP)、金属与金属键 

(MB);(4)配位键和混合相互作用,如HB+PP,HB 

+MB。骨架结构的稳定性随配位键的增多而增强。 

通过配位键和弱相互作用,有机配体与金属离子形 

成1一D、2一D、3一D和笼状等多种拓扑结构l2]。 

2。2合成方法 

含咪唑基配体的超分子配位聚合物的研究进展

含咪唑基配体的超分子配位聚合物的研究进展

第24卷第1期 

2007年3月 ‘ 阜阳师范学院学报(自然科学版) 

Journal of Fuyang Teachers College(Natural Science) Vo1.24,No.1 

Mar.2007 

含咪唑基配体的超分子配位聚合物的研究进展 

金 凤 

(阜阳师范学院化学系,安徽阜阳236041) 

摘要:在对大量文献调研的基础上,综述了含咪唑基配体的超分子配位聚合物的研究进展. 

关键词:咪唑;超分子;配位聚合物 

中图分类号:0623.731 文献标识码:A 文章编号:1004—4329(2007)01—0034—05 

咪唑是一类重要的N一杂环化合物,其具有优良 

的结构特征和配位特性,含咪唑基配体的配位聚合 

物具有许多特殊的性能,在生命科学、功能材料如选 

择性催化、分子识别、可逆性主客体分子(离子)交 

换、超高纯度分离和微孔器件等方面都显示了诱人 

的应用前景. 

通过对大量文献调研得知,目前,国际上对含咪 

唑基配体的配位聚合物的研究主要集中在以下两大 

类:一类是直接以咪唑为双齿桥连配体与金属离子 

组装的配位聚合物,另一类研究着眼于对配合物新 

颖空间结构的设计,这类配合物的特点是具有空间 

结构多样性和新颖性.本文就配合物中咪唑基配体 

的结构差异,将其相应的配位聚合物进行分类综述. 

1咪唑为配体的配位聚合物 

咪唑(L )既可做单齿配体又可做双齿桥连配 

体,它作为桥连配体与过渡金属离子反应,可组装出 

多种空间拓扑结构的聚合物,研究发现,这类聚合物 

具有超氧化物歧化酶(SOD)的生物活性,还具有较 

好的磁性质[1],因为在这类聚合物中咪唑桥具有很 

强的传递金属一金属间磁交换能力,这类配合物被研 

究的较早,在1960年,Jarvis等[2]就报道了一种结构 

的咪唑桥连CuII的配位聚合物{Cu(im)2) .Norber— 

to等 。 于2001年在Inorg.Chem.上又系统报道了4 

种不同结构的聚合物{Cu(im)z) ,其中得到了三种 

Cd(Ⅱ)金属有机配位聚合物的设计合成、结构研究

Cd(Ⅱ)金属有机配位聚合物的设计合成、结构研究

研究内容:

1.前言

2.实验部分

3.数据分析

4.结果与讨论

研究方法、手段及步骤:

1.利用溶剂热反应合成金属有机配位聚合物

2.表征

3.性质分析

参考文献:

[1] 孟庆金,戴安邦. 配位化学的创始与现代化. 高等教育出版社,1998.

[2] 金斗满, 朱文祥. 配位化学的研究方法[M]. 北京: 科学出版社, 1996.

[3] 游效曾. 配位化合物的结构和性质. 科学出版社第二版,2011.

[4] 王小峰. 基于次级结构单元微孔金属-羧酸框架化合物的构筑及性质[D]: [博士学位论文]. 广州:中山大学,2008.

[5] Wang X Y, Wang L, Gao S, et al. Solvent-Tuned

Azido-Bridged Co2+ Layers: Square,

Honeycomb, and Kagomé[J]. J. Am. Chem.

Soc., 2006, 128 (3): 674–675.

[6] Zhu A X, Liu Yan, Zhang W X. Isoreticular 3D

zinc(II) frameworks constructed by unsymmetric

1,2,4-triazolate ligands: Syntheses, structures,

and sorption properties[J]. Inorganic Chemistry

Communications, 2013, 30:88-91.

[7] Zeng Y F, Hu X, Liu F C, et al. Azido-mediated

systems showing different magnetic behaviors[J].

Chem. Soc. Rev., 2009, 38(2): 469-480.

配位聚合物定义

配位聚合物定义

配位聚合物是指由具有配位能力的化学物质(配体)与金属离子(中心离子)作用形成的大分子化合物。配位聚合物通常是无机化合物,具有特殊的化学性质和结构特点。

在配位聚合物中,中心离子与配体之间建立起坚固的配位键,形成了一个稳定的配位化合物。通过这种方法可以形成一些特殊的化合物,在催化、光、电子学等领域中有着广泛的应用。例如,铂配合物可以用于氧气的氧化反应,锰配合物可以用于分子筛及荧光探针等领域。

配位聚合物的形态各异,可以是一维或二维的结构,也可以是三维的立体结构。其中,配位聚合物的结构主要取决于配体的种类、数量以及中心离子的半径、电荷等因素。

由于配位聚合物具有特殊的结构和性质,因此在诸多领域中具有广泛应用价值。例如,在生物医药领域中可以用于药物的传递和释放;在光电子学和电子学领域中可以用于制备光限制材料和半导体材料等;在环境治理中可以用于吸附和分离有害物质。

总之,配位聚合物在当今化学领域中有着重要的地位。随着人类对于材料科学的深入研究,相信配位聚合物必将为人类的生产和生活带来更多的创新和奇迹。

基于对苯二甲酸的配位聚合物催化甲苯氧化制备苯甲醛的工艺研究

第31卷 第1期 广东石油化工学院学报 Vol. 31 No.l

2021 年 2 月 Journal of Guangdong University of Petrochemical Technology February 2021

基于对苯二甲酸的配位聚合物催化甲苯氧化

制备苯甲醛的工艺研究I

肖业鹏1 ,黎岭楠1 ,宋炳成1 ,雷琳2

(1.广东石油化工学院化学工程学院,广东茂名525000;2.r东石油化工学院分析测试中心,广东茂名525000)

摘要:采用基于对苯二甲酸(H2BDC)的配位聚合物(Mn - H2BDC、Fe - H^DC.Co - H2BDC,Ni - H2BDC,Cu - HjBDC.Zn - H2BDC)为催化剂,N -轻基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)为自由基引发剂,六氟异丙醇(HFIP)为溶剂就能使甲苯在相对温和的 条件下催化氧化。最佳工艺条件为:5 mmol甲苯(TOL),催化剂(Co-I^BDC)添加量为0. 1 mmol,引发剂NHPI的添加量 为0.25 mmol採用常压02为氧化剂、HFIP为溶剂,在40七下反应5 h。其中,当采用Co - H2BDC为催化剂时,获得最高 甲苯转化率为65.8%,苯甲醛选择性为70.4%。关键词:对苯二甲酸;配位聚合物;甲苯氧化;工艺研究中图分类号:06431.32 文献标识码:A 文章编号:2095 - 2562(2021)01 -0014 - 05

以甲苯为代表的节位C-H键选择性氧化在化工行业中占重要地位,其产物苯甲醇、苯甲醛等在染 料、医药、食品、农药及香精香料等多个行业有着广泛的应用⑴。目前工业上通过亚甲基二氯水解法、布

兰法制备苯甲醛的工艺存在环境不友好、设备腐蚀等问题,采用甲苯直接氧化法是解决的上述问题的有效

途径。然而,甲苯节位C-H键极其稳定,通常需要在高温高压等比较苛刻的反应条件下才能被活化,导 致其热力学上不稳定的中间产物容易进一步氧化,造成大量资源和能源的浪费⑵。因此,设计出能在温和

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