金屬－有機配位聚合物的制備、表征及應用

劉曉玲，范莉莉，田莉莉

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金屬－有機配位聚合物的制備、表征及應用

劉曉玲，范莉莉，田莉莉

（銀川能源學院，寧夏 銀川 750105）

金屬有機配位聚合物具有結構多樣性和新穎有趣的性質，綜述了國內外金屬有機配合物的一般合成方法，新得到的配合物的具體表征及應用領域。并對其發展前景進行了展望。

金屬有機配合物; 制備; 表征; 應用

金屬有機配位聚合物成鍵作用比較強，可以給出孤對電子或多個不定域電子的有機分子，和能夠接受孤對電子或多個不定域電子的過渡金屬離子為結構單元，因此可以利用相互間的絡合作用，結合氫鍵、范德華力等作用形成各種結構的多樣性聚合物[1]，結構的多樣性決定了該類材料的用途多種多樣。經研究發現，作為配位化學研究的一個重要分支，Rh、Ir與配體形成的配合物可以作為特殊的催化劑。Pt與有機配體形成的配合物可以用作氧化添加劑。Cu[2-4]與配體形成的有機配合物可以用作抗癌劑，在藥學方面有重要的研究意義。金屬有機配位聚合物在磁性、催化等方面具有潛在應用價值[5]。

金屬有機配位聚合物是否能夠形成的重點在于反應路線設計的是否合理。合理反應路線設定的重心在于如何構建合理中心金屬離子和有機單元。同時金屬-有機配位聚合物比起無機物和有機物小分子存在著很多優點［6]。 當有機配體不一樣的時候，它與金屬原子螯合以后結構也是不一樣的，進而表現出的配位幾何學結構也是不同［7－9］。

1 金屬－有機配位聚合物的制備方法

金屬－有機配位聚合物的制備首先要的是各類配合物的合成，不同類型的配體合成方法是不同的，反應條件也不一樣，合成過程根據所合成配體的種類采用不同的合成方法。合成配體以后要拿配體做原料，與金屬發生配位反應，不同的金屬發生配位反應選用的試劑，需要的各種催化劑，反應的溫度要求都是不一樣的。這個按具體的實際情況來決定。我們以二價銅鹽為例，研究它與雙吡唑甲烷配位合成得到新的銅鹽配合物，首先我們假設好物質發生反應的配比，一般配體和金屬是按照物質的量是1:1或者是2:1發生配位反應，然后計算好反應所需的配體量和金屬鹽的量，然后把它們分別溶解在一定的有機溶劑中，然后把兩種液體混合，如果需要的話加入一定的催化劑，控制好反應溫度，然后攪拌，如需回流，也可以添加回流裝置。反應一定時間后，進行監控，當反應結束后，用不同的方式處理反應產物，然后培養長單晶。

2 金屬－有機配位聚合物的表征

2.1 普通性質的測定

如果沒有長出晶體，可以拿合成的配合物用核磁共振儀直接進行核磁測定，得出配合物的譜圖，通過與配體的核磁譜圖進行比較得到結論，是否有新物質生成。然后利用顯微熔點儀測定熔點，進一步驗證剛才的結論。

2.2 紫外－可見光譜和紅外－可見光譜的測定

選擇配合物易溶的試劑，在室溫下分別測定配體與配合物在固態時的電子光譜。紅外－可見光譜的測定用美國Nicolet儀器公司，掃描次數為5次，掃描范圍4 000～0 cm-1測定過程中，如果配合物是可以在空氣中進行測定的話，我們選擇用KBr和配合物按100:1的配比進行研磨制片，如果配合物是無水無氧環境下的，那么必須用KBr片來壓制我們的待測物。最后得到譜圖之后通過觀察看二者在出峰方面是否有明顯的差別，如果有，進一步說明確實合成了新的配合物，然后進一步分析研究出峰的原因。通過進一步的測定，證實所得配合物的晶體結構。

2.3 晶體結構的測定

晶體的X 射線數據采用Bruker SMART APEX CCD單晶衍射儀以ω掃描方式收集數據，并進行 SADABS 校正［6]。得到配合物的晶體結構參數和配合物的鍵長、鍵角。

2.4 配合物的熱穩定性分析

在室溫至 1 000 ℃范圍內測定配合物的熱重分析。一般選取Al2O3做參比物，空氣氣氛，升溫速率 10 ℃/min 條件下測定。最后得到的配合物失重率實驗值與理論值進行比較［6]，得到一定的結論，推斷得到的配合物的結構。

2.5 配合物的磁性研究

配合物的主要是要測定變溫磁化率，我們用 Quantum Design SQUID MPMS XL-7測量。在 2 ～ 300 K 的溫度范圍內，測定配合物的變溫磁化率，在外加磁場為 1 000 Oe的情況下，分析χM-T 的關系圖．當溫度從 300 K 下降到2 K的過程中，χM值隨著溫度的降低的變化情況，進一步說明該配合物是否只是表現出普通的順磁行為［6]。如果是， 那么在這個溫度范圍內，磁化率很好地遵循 Curie-Weiss 定律，擬合得和，其中值可以說明該配合物是否存在鐵磁性耦合。也可以通過測定T-曲線，結合公式 μeff=2.828（T）1/2可計算該配合物在 300 K 時的有效磁矩，如果測定的結果表明該物質沒有磁性的話，可以進一步用BrukerA300-10112的電子順磁共振波譜儀進行測定，通過數據得到波譜圖，我們可以得出共振信號的平均因子，然后和相對應的金屬做比較，得出最后結論。

3 金屬－有機配位聚合物的應用

經過大量研究發現，金屬-有機配合物的應用挺廣泛的，首先它可以在吸附性能研究方面，Yaghi等人在此方面研究的比較多[6，10]，并研究了它們吸附氣體的能力。其次，可以應用在催化性能方面，日本的 Fujita 課題組研究的更多一點[6，11]。它還可以應用在光伏方面和磁性材料方面，這些應用都有據可查，國內外在這方面有大量的報道可供參考。

4 展 望

金屬－有機配位聚合物具有的獨特性質使得這類配合物在多個領域中得到了廣泛的應用，并且根據實際情況，這類配合物的制備方法也在不斷的改進，不斷的創新。隨著研究的深入，金屬－有機配位聚合物的研究領域將不斷的擴大，發展前景將更加廣闊。

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Preparation, Characterization and Application of Metal-organic Coordination Polymer

LIU Xiao-ling, FAN LI-li，TIAN LI-li

(Yinchuan Energy Institute, Ningxia Yinchuan 750000, China)

Metal-organic coordination polymers have the properties of structural diversity and innovative nature. In this article, domestic and foreign preparation methods of the metal-organic coordination polymers were introduced, the specific characterization methods and the latest application field were reviewed. The development prospect was also discussed.

metal-organic coordination polymer; preparation； characterization； application

TQ 325

A

1671-0460（2016）06-1299-02

校級科研基金項目，項目號：2015-KY-Y-45。

2016-04-20

劉曉玲（1985-），女，山西呂梁人，助教，碩士，2013年畢業于山西師范大學化材學院，研究方向：化學與化工。E-mail：2789601792@qq.com。