系列含氮杂环羧酸基过渡金属配聚物/配位超分子的设计合成、结构及光电性能

来源 :辽宁师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jackyzero123
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本文基于太阳能的光-电转换利用,设计合成新型配聚物型光-电转换分子材料,研究结构对光电性能的影响规律,探究结构与功能间的关系。首先,采用配体原位合成策略,设计合成了5种结构新颖的配聚物:通过胺烯迈克尔加成反应,以顺丁烯二酸和含N-H基团的有机分子(苯基哌嗪,3,5-二甲基吡唑)为前驱配体,设计合成了含新颖的L型二羧酸配体(H2L1,H2L2)的配聚物(1)-(3);通过原位羟基化反应,以富马酸,1,2,4-三氮唑为配体,设计合成了2种基于2-羟基琥珀酸的配聚物(4)和(5)。其次,以含氮杂环羧酸为配体,合成了基于含dn(n=5,7,8,9,10)的过渡金属的配位超分子(6)-(12)。通过X-射线单晶衍射测定并解析了配聚物的分子式如下:(1)[Co(L1)(H2O)2]n(7)[Cu(4-pda)2(H2O)4]·H2O(2){[Ni(L1)(H2O)2]?H2O}n(8)[Mn(4-pda)2(H2O)4]·H2O(3){[Zn(L2)(H2O)2]?H2O}n(9)[Co(pzpmc)2(H2O)2]·H2O(4){[Cu2Cd0.5(trz)(hsuc)(fum)0.5(H2O)·2H2O]}n(10)[Ni(pzpmc)2(H2O)2]·H2O(5){[Cu2.5(trz)(hsuc)(fum)0.5(H2O)·2H2O]}n(11)[Co(3-pzc)2(H2O)2](6)[Zn(4-pda)2(H2O)4]·H2O(12)[Ni(3-pzc)2(H2O)2](H2L1=2-(苯基哌嗪基)-丁二酸,H2L2=2-(3,5-二甲基吡唑基)-丁二酸,Htrz=1,2,4-三氮唑,H3hsuc=2-羟基琥珀酸,H2fum=富马酸,4-Hpda=3-(4-吡啶基)丙烯酸,Hpzpmc=吡唑[1,5-a]嘧啶-3-羧酸,3-pzc-=吡唑-3-甲酸根)结构解析表明,配聚物(1)-(3)具有由配位键构筑的1D无限链状结构,配聚物(4)和(5)具有2D无限层状结构。(6)-(12)是以含氮杂环羧酸为配体构筑的单核配合物,并通过氢键网联成2D结构。对12个配聚物分别进行了IR、UV-Vis-NIR、SPS、FISPS、XRD、TG测试及分析。基于结构,着重讨论了配聚物的结构与其在可见光诱导下的表面电子行为之间的关系。发现:(1)在300-800 nm范围内,12个配聚物均存在一个较宽的光伏响应带,表明其具有一定的光电转换能力;(2)结构相同的配聚物,中心金属的种类影响配聚物的光伏响应强度和范围;(3)配体的共轭程度影响配聚物的光电性能。配体共轭程度增加有利于电子离域,使配聚物的光吸收范围向可见区拓宽,从而提高配体内部产生电子跃迁的几率,有利于光生载流子的传输,导致光伏响应带强度增强。
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