金属－有机配位聚合物的制备、表征及应用

刘晓玲，范莉莉，田莉莉



金属－有机配位聚合物的制备、表征及应用

刘晓玲，范莉莉，田莉莉

（银川能源学院，宁夏 银川 750105）

金属有机配位聚合物具有结构多样性和新颖有趣的性质，综述了国内外金属有机配合物的一般合成方法，新得到的配合物的具体表征及应用领域。并对其发展前景进行了展望。

金属有机配合物; 制备; 表征; 应用

金属有机配位聚合物成键作用比较强，可以给出孤对电子或多个不定域电子的有机分子，和能够接受孤对电子或多个不定域电子的过渡金属离子为结构单元，因此可以利用相互间的络合作用，结合氢键、范德华力等作用形成各种结构的多样性聚合物[1]，结构的多样性决定了该类材料的用途多种多样。经研究发现，作为配位化学研究的一个重要分支，Rh、Ir与配体形成的配合物可以作为特殊的催化剂。Pt与有机配体形成的配合物可以用作氧化添加剂。Cu[2-4]与配体形成的有机配合物可以用作抗癌剂，在药学方面有重要的研究意义。金属有机配位聚合物在磁性、催化等方面具有潜在应用价值[5]。

金属有机配位聚合物是否能够形成的重点在于反应路线设计的是否合理。合理反应路线设定的重心在于如何构建合理中心金属离子和有机单元。同时金属-有机配位聚合物比起无机物和有机物小分子存在着很多优点［6]。 当有机配体不一样的时候，它与金属原子螯合以后结构也是不一样的，进而表现出的配位几何学结构也是不同［7－9］。

1 金属－有机配位聚合物的制备方法

金属－有机配位聚合物的制备首先要的是各类配合物的合成，不同类型的配体合成方法是不同的，反应条件也不一样，合成过程根据所合成配体的种类采用不同的合成方法。合成配体以后要拿配体做原料，与金属发生配位反应，不同的金属发生配位反应选用的试剂，需要的各种催化剂，反应的温度要求都是不一样的。这个按具体的实际情况来决定。我们以二价铜盐为例，研究它与双吡唑甲烷配位合成得到新的铜盐配合物，首先我们假设好物质发生反应的配比，一般配体和金属是按照物质的量是1:1或者是2:1发生配位反应，然后计算好反应所需的配体量和金属盐的量，然后把它们分别溶解在一定的有机溶剂中，然后把两种液体混合，如果需要的话加入一定的催化剂，控制好反应温度，然后搅拌，如需回流，也可以添加回流装置。反应一定时间后，进行监控，当反应结束后，用不同的方式处理反应产物，然后培养长单晶。

2 金属－有机配位聚合物的表征

2.1 普通性质的测定

如果没有长出晶体，可以拿合成的配合物用核磁共振仪直接进行核磁测定，得出配合物的谱图，通过与配体的核磁谱图进行比较得到结论，是否有新物质生成。然后利用显微熔点仪测定熔点，进一步验证刚才的结论。

2.2 紫外－可见光谱和红外－可见光谱的测定

选择配合物易溶的试剂，在室温下分别测定配体与配合物在固态时的电子光谱。红外－可见光谱的测定用美国Nicolet仪器公司，扫描次数为5次，扫描范围4 000～0 cm-1测定过程中，如果配合物是可以在空气中进行测定的话，我们选择用KBr和配合物按100:1的配比进行研磨制片，如果配合物是无水无氧环境下的，那么必须用KBr片来压制我们的待测物。最后得到谱图之后通过观察看二者在出峰方面是否有明显的差别，如果有，进一步说明确实合成了新的配合物，然后进一步分析研究出峰的原因。通过进一步的测定，证实所得配合物的晶体结构。

2.3 晶体结构的测定

晶体的X 射线数据采用Bruker SMART APEX CCD单晶衍射仪以ω扫描方式收集数据，并进行 SADABS 校正［6]。得到配合物的晶体结构参数和配合物的键长、键角。

2.4 配合物的热稳定性分析

在室温至 1 000 ℃范围内测定配合物的热重分析。一般选取Al2O3做参比物，空气气氛，升温速率 10 ℃/min 条件下测定。最后得到的配合物失重率实验值与理论值进行比较［6]，得到一定的结论，推断得到的配合物的结构。

2.5 配合物的磁性研究

配合物的主要是要测定变温磁化率，我们用 Quantum Design SQUID MPMS XL-7测量。在 2 ～ 300 K 的温度范围内，测定配合物的变温磁化率，在外加磁场为 1 000 Oe的情况下，分析χM-T 的关系图．当温度从 300 K 下降到2 K的过程中，χM值随着温度的降低的变化情况，进一步说明该配合物是否只是表现出普通的顺磁行为［6]。如果是， 那么在这个温度范围内，磁化率很好地遵循 Curie-Weiss 定律，拟合得和，其中值可以说明该配合物是否存在铁磁性耦合。也可以通过测定T-曲线，结合公式 μeff=2.828（T）1/2可计算该配合物在 300 K 时的有效磁矩，如果测定的结果表明该物质没有磁性的话，可以进一步用BrukerA300-10112的电子顺磁共振波谱仪进行测定，通过数据得到波谱图，我们可以得出共振信号的平均因子，然后和相对应的金属做比较，得出最后结论。

3 金属－有机配位聚合物的应用

经过大量研究发现，金属-有机配合物的应用挺广泛的，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较多[6，10]，并研究了它们吸附气体的能力。其次，可以应用在催化性能方面，日本的 Fujita 课题组研究的更多一点[6，11]。它还可以应用在光伏方面和磁性材料方面，这些应用都有据可查，国内外在这方面有大量的报道可供参考。

4 展 望

金属－有机配位聚合物具有的独特性质使得这类配合物在多个领域中得到了广泛的应用，并且根据实际情况，这类配合物的制备方法也在不断的改进，不断的创新。随着研究的深入，金属－有机配位聚合物的研究领域将不断的扩大，发展前景将更加广阔。

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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

校级科研基金项目，项目号：2015-KY-Y-45。

2016-04-20

刘晓玲（1985-），女，山西吕梁人，助教，硕士，2013年毕业于山西师范大学化材学院，研究方向：化学与化工。E-mail：2789601792@qq.com。