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金属配合物由于具有丰富多彩的结构及其在发光、磁性、吸附、分离、催化、非线性光学和分子识别等方面具有潜在的应用前景,成为化学和材料交叉学科领域的研究前沿和热点。利用晶体工程的方法,选用具有特殊功能的有机配体和金属离子进行可控组装,从而获得结构新颖、性能良好的配位聚合物是近年来配位化学研究的重要手段。四氮唑类配体因具有可修饰性和灵活多变的配位模式,以及其配合物所表现出的结构多样性和优异性能而引起化学家和材料学家的极大兴趣。同时,刚性的有机氧化膦配体因易与过渡金属及稀土金属离子配位,且具有较好的敏化能力,常被用来构筑发光材料。本论文的研究思路:从构效关系出发,利用四氮唑衍生物及有机氧化膦作为配体与金属离子自组装形成具有发光和磁性性能的配合物。本论文对这些配合物的合成、晶体结构、发光、磁性及热稳定性等方面进行了深入探讨和总结。 本论文研究工作概述如下: 1.介绍了本论文研究工作的相关背景,系统地介绍了近年来四氮唑配合物及有机氧化膦配合物的研究进展及主要成果,阐述了本论文的选题依据、目的和意义。 2.选用具有刚性结构的四氮唑配体,包括1-四氮唑-4-咪唑苯(Htzib)、四氮唑-5-(1,2,4-三氮唑)(H2tzti)及四氮唑-5-间苯甲酸(3-H2tzbc),与Pb(Ⅱ)离子在水/熔剂热条件下反应形成了5个新的配合物:Pb(NO3)(tzib)]n(1)、[Pb(tzib)2]n(2)、Pb(OH)(Htzti)]n(3)、[PbCl(OH)(H2tzti)]2(4)、[Pb2(H2O)2(3-Htzbc)4]·2H2O(5)。X-射线单晶衍射分析表明配合物1-3具有二维层状结构,而配合物4和5则为孤立双核结构。有趣的是,配合物1-5均表现出双发射峰的宽谱发射,发射峰的位置和强度随激发波长的改变而变化,且可调节至近白光发射。因此,这些配合物可作为潜在的单基质白光材料。 3.选用刚性的有机膦配体,包括双[(2-二苯膦基)苯基]醚、3-(2-甲苯基)膦及4,5-双二苯基膦-9,9-二甲基氧杂蒽,在卤化Mn(Ⅱ)的乙醇和DMF溶液中原位氧化并配位形成了7个具有孤立单核结构的四配位Mn(Ⅱ)配合物:[MnCl2(DPEPO)]·EtOH(6)、[MnBr2(DPEPO)]·EtOH(7)、[MnI2(DPEPO)](8)、[MnCl2(totppo)2](9)、[MnBr2(totppo)2](10)、[MnBr2(xantpo)2](11)、[MnBr2(xantpo)2]·DMF(12)。它们在室温下表现出优异的光致发光性能,其中3-(2-甲苯基)氧化膦溴化锰的发光效率高达92%。此外,配合物6-8和10还具有摩擦发光的性能。 4.选用具有双功能配位基团的四氮唑-1-乙酸(1-Htza)作为配体,与Cu(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)离子在1-丁基-3-甲基咪唑类离子液体中反应得到了7个新的配合物:[Cu2(1-tza)4]Br·H3O·1/3H2O(13)、[Cu2(1-tza)4]BF4·H3O·H2O(14)、Cu(μ2-Cl)(1-tza)(1-Htza)(H2O)]·0.5H2O(15)、[CuC l(μ2-Cl)(1-Htza)2(H2O)]·H2O(16)、[CuC l2(1-Htza)2]·H2O(17)、[Ni(1-tza)2]n(18)、Ni(1-tza)(2,2-bipy)(H2O)2]nXn·2nH2O(19,X=0.78Br+0.22Cl)。X-射线单晶衍射表明配合物13-19具有不同的结构,且四氮唑-1-乙酸配体展现出了多样的配位模式,这源于离子液体的阴离子部分及辅助配体对配合物结构影响。由于Cu(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的价层电子中含有单电子,因此我们对配合物13、15、18和19的磁性性能进行了研究。配合物13和15均以双核结构模型进行拟合,配合物13中Cu(Ⅱ)离子间存在弱的反铁磁相互作用,而配合物15中Cu(Ⅱ)离子间存在弱的铁磁相互作用。配合物18和19均以1D链状结构模型进行拟合,配合物18中Ni(Ⅱ)离子间存在弱的铁磁相互作用,而配合物19中Ni(Ⅱ)离子间存在弱的反铁磁相互作用。 本论文系统地研究了四氮唑配体及有机氧化膦配体构筑的发光及磁性配合物的合成、结构与性能之间的关系,取得了一系列有价值的成果,对功能配合物的定向合成提供了一些思路和方法。