氮杂环和芳香酸共筑配合物的合成及发光性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着科技和生活水平的提高，现代工业对新进多功能材料的需求与日俱增，设计和合成具有特殊结构和功能的材料成为材料领域的关注焦点。配位聚合物(coordination polymers)是一种由金属离子或者金属簇与有机分子进行自组装而形成的具有周期性无限扩展网络结构的新型配合物，根据配合物中所含配体的不同，大致上可简单分为含羧酸类配体、含氮类配体以及含硫磷类的配体的配位聚合物。配位聚合物兼具了有机配体和金属离子的特点，具有特殊的空间拓扑结构、可设计性、高孔隙率和比表面积、低密度等优点，在气体的存储与吸附、荧光传感等方面也具有广泛的应用前景。

20世纪90年代，robson团队报道了第一个具有大空腔的三维多孔金属有机框架，并首次提出使用有机配体和金属离子来设计金属有机框架的概念，将无机网络结构拓展到有机、金属有机配合物和配位聚合物中，推动了配位聚合物领域的快速发展。1999年，yaghi课题组报道了mof-5³，首次定义了“reticulardesign”以及“secondarybuilding units(sbu)”，用锌盐zn(no₃)₂·6h₂o和对苯二甲酸(h₂bdc)在dmf与氯代苯混合溶剂中反应得到了立方结构的三维多孔聚合物[zn₄o(bdc)₃](mof-5)，zn_４o以八面体形式连接而成三维立体框架结构，具有很规则的孔道结构，形成了很有序的空间结构，比表面积达到了2900m²·g^-1，在低压下可吸附800mg·g^-1的氮气与氧气。在这之后，科研人员对mof-5继续进行合成与探究，得到一系列构型相似的mofs材料，其中yaghi课题组得到的irmofs实现了同构材料从微孔到介孔的过渡，最高孔隙率可达91.1％。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

1、选用3,3,5,5-四咪唑基联苯为主配体，选用对苯二甲酸，邻苯二甲酸，间苯二甲酸，4,4-二苯甲醚酸，4,4-二苯甲酮酸等芳香酸为辅助配体，与过渡金属离子zn(ii)/cd(ii)进行自组装；

2、采用溶剂热法和分层法，合成以过渡金属离子zn（ii）/cd(ii)为中心的配合物的单晶，考察温度、金属离子、配体长度/角度/配位模式等因素对配合物结构的调控作用；

3. 研究的方法与步骤

研究方法：

溶剂热法：将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒（例如：有机胺、醇、氨、四氯化碳或苯等），采用类似于水热法的原理，即将反应物以一定的比例加入溶剂中，放到高压釜中以相对较低的温度反应，以制备在水溶液中无法长成，易氧化、易水解或对水敏感的材料。

分层法：用的分层法有两种：一种是将反应液 a 和反应液 b 分别置于试管的底部和上部，两种溶液的溶剂可以相同，也可以不同。然后将试管在室温下静置，这样在静置过程中反应液 a 和 b 就由界面开始相互扩散并发生反应生成配合物。另一种方法是在反应液 a 和 b 之间加入缓冲溶液 c。缓冲液可以是单纯的溶剂，也可以是含有客体分子、模板试剂等其他物种的溶液。

4. 参考文献

[1] 陈静. 酰胺修饰的含氮杂环、羧酸类金属有机框架的设计及性能研究[d]. 浙江杭州:浙江理工大学, 2016.

[2] 胡劲松. 多齿含氮配位聚合物的合成、结构和性质[d]. 江苏南京:南京大学, 2011.

[3] 刘双. 基于芳香羧酸和n杂环配体的配合物的合成和磁性研究[d]. 天津:天津大学, 2015.

5. 计划与进度安排

(1) 2022-12-28~2022-3-21 查阅文献资料，了解课题的研究背景明确研究意义，写出开题报告。

(2) 2022-3-25~2022-3-29 根据实验方案，列出实验中所需的仪器和药品并完成购置工作，准备进入实验室。

(3) 2022-4-1~2022-5-30 利用咪唑类配体和芳香二酸与金属构筑配位聚合物，优化实验条件合成出符合单晶测试的配合物晶体，同时结合xrd、热重、荧光等测试辅助表征其结构。整理归纳分析所得实验数据，运用画图软件自行画出各级结构图，查阅资料分析测试数据并撰写出毕业论文初稿。