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配位聚合物由于其精彩迷人的拓扑结构以及在气体吸附、荧光器件以及分子磁性材料等领域的潜在应用价值而受到广泛关注。本论文以刚性双咪唑类配体为模块构筑出了具有新颖结构的配位聚合物,系统考察了化合物组装过程中的一些规律。研究表明配体骨架、金属离子、阴离子、溶剂等因素对配位聚合物互穿网络结构具有不同程度的影响。此外,除了测试部分化合物的吸附和荧光性质外,还对一系列化合物的磁性做了系统研究。具体内容如下:
1、合成了四个结构相关的刚性配体:1,4-双咪唑苯(L1)、1,4-双苯并咪唑苯(L2)、4,4-双咪唑联苯(L3)和4,4-双苯并咪唑联苯(L4)。这一系列配体与过渡金属离子组装了14种配位聚合物。结构分析表明它们呈现出不同拓扑的互穿网络,其中包括第一例由配位键连接的β-Sn网络。探讨了配体骨架、金属离子、阴离子、溶剂等因素对互穿结构的影响。性能方面,多孔化合物11对CO2有一定的吸附性能。
2、设计了两个以三联苯为间隔基的刚性配体,并与过渡金属离子反应得到9种配位聚合物。这些配合物结构中,金属中心被配体分子桥连形成金属一有机一维链。基于配体的单一桥连模式,探讨了阴离子对配位聚合物结构的调控作用。另外,还研究了部分化合物的荧光、电子自旋共振和磁性质。
3、以L1、L2和L3为辅助配体,通过引进小型配体(N3-,HCO2-,SO42-)和MoO62-,构筑了11个具有不同磁单元的配位聚合物。它们展现了不同的磁行为:25的结构中具有一维叠氮钴链,其超顺磁和慢磁豫现象表明它属于单链磁体;26-28为三种含有甲酸根桥连的Kagome层同构体配合物,其中26为自旋倾斜的反铁磁体;29-36均为含有线性四核单元的二维配位聚合物,根据桥连配体可分为叠氮型、叠氮甲酸型和甲酸硫酸型同构体,其磁性质主要取决于自旋中心和四核簇的桥连模式;37展现了一种以十核杂多酸簇{Cu4Mo6O22}为节点的α-Po互穿网络,其ESR谱显示了超精细结构。