功能鈾酰-有機(jī)配位聚合物的合成、結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、配位聚合物是晶體工程學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容,對(duì)配位聚合物的研究不但可以豐富晶體學(xué)的理論與實(shí)踐,而且許多合成產(chǎn)物展現(xiàn)了新穎的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和豐富的物理化學(xué)性質(zhì),在氣體吸附與儲(chǔ)存、催化、手性拆分、光學(xué)、磁學(xué)以及電化學(xué)等領(lǐng)域均有廣闊的應(yīng)用前景。按照晶體工程學(xué)的原理,通過(guò)選擇合適的中心金屬離子和具有特定幾何構(gòu)型的有機(jī)配體可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)配位聚合物的定向設(shè)計(jì)與合成。因此,以功能為導(dǎo)向,定向選擇具有功能性的中心金屬離子和具有特殊官能團(tuán)的有機(jī)配體,可

2、以制備出具有特殊功能的配位聚合物。自Yaghi成功合成MOF-5開始,人們對(duì)配位聚合物進(jìn)行了深入的研究,而這些研究主要集中在d區(qū)過(guò)渡金屬元素和鑭系稀土元素的配位聚合物,對(duì)于錒系元素配位聚合物的合成、結(jié)構(gòu)與性能方面的研究還比較少。鈾作為錒系金屬的典型代表,具有十分獨(dú)特的鈾酰離子結(jié)構(gòu)。鈾酰配位聚合物的研究不但可以揭示其結(jié)構(gòu)上多樣性,豐富配位聚合物的結(jié)構(gòu)化學(xué),而且可以探索其特有的性質(zhì)功能。同時(shí),鈾酰配位聚合物的研究對(duì)于提高核廢料后處理技術(shù)也有

3、著重要的參考價(jià)值,因此對(duì)鈾酰配位聚合物的研究具有十分重要的理論與實(shí)踐意義。本文選用了鈾酰離子為中心金屬離子,利用揮發(fā)法和水熱(溶劑熱)合成法制備了四個(gè)鈾酰-有機(jī)配位聚合物,并研究了它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、熒光以及光催化性質(zhì)。全文共分為四章：在第一章緒論中,簡(jiǎn)單介紹了配位聚合物的基本概念和發(fā)展,其中對(duì)鈾酰配位聚合物的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述,包括鈾酰離子的配位特點(diǎn)、成簇形態(tài)以及鈾?；衔锉憩F(xiàn)出的發(fā)光、光催化和光電轉(zhuǎn)化性質(zhì)。指明了本課題的選題意義,概括了

4、本研究工作所取得的主要成果。在第二章中,介紹了使用1,4-萘二羧酸(H2NDC)為主要有機(jī)配體合成的4個(gè)具有新穎結(jié)構(gòu)的鈾酰配位聚合物：UO2(NDC)[(CH3)2SO]2 (1),[UO2(NDC)(CH2OH)2] (2), UO2(NDC)2Ni(4,4-bipydine)(H2O)3 (3)和UO2(NDC)2Co(4,4-bipydine)(H2O)3 (4)。其中,化合物1和2為一維配合物：1是由孤立的七配位鈾酰中心與有機(jī)組

5、分橋連成鏈,同時(shí)溶劑二甲亞砜分子也參與配位,并形成具有“千足蜈蚣”狀的一維無(wú)限直鏈。2的結(jié)構(gòu)中,鈾酰離子以八配位的六角雙錐結(jié)構(gòu)存在,通過(guò)萘二酸配體與相鄰鈾酰中心橋連,溶劑乙二醇分子以順勢(shì)結(jié)構(gòu)參與配位,形成一維“之”字型的鏈結(jié)構(gòu),鏈之間通過(guò)氫鍵進(jìn)一步相互作用,最終使結(jié)構(gòu)擴(kuò)展為二維層狀?；衔?和4是含有雜原子的混合金屬配位聚合物,兩者具有相似的結(jié)構(gòu)。兩個(gè)鈾酰離子以五角雙錐的形式連接六個(gè)萘二酸配體,形成具有“雙核”的鈾酰配位基團(tuán),該基團(tuán)連接

6、過(guò)渡金屬與4,4-聯(lián)吡啶形成的直鏈,形成鐵軌狀的二維結(jié)構(gòu),通過(guò)二維層的堆積形成了孔道?；衔?和2均表現(xiàn)出特殊的熒光性質(zhì)。在第三章中,主要介紹了所合成鈾酰配合物光催化降解有機(jī)染料羅丹明B的性質(zhì)。鈾酰配合物1和2在紫外光和可見光照射下表現(xiàn)出明顯的光催化降解羅丹明B的活性,而含雜原子的鈾酰配合物3和4則沒(méi)有明顯的光催化活性,說(shuō)明第二金屬的加入對(duì)光催化產(chǎn)生了一定的影響。進(jìn)行光催化后的鈾酰配合物仍具有催化活性,可重復(fù)使用。第四章,對(duì)整個(gè)論文工作