三维Cu(II)配位聚合物及其制备方法及利用其制备的一维Cu(I)配位聚合物及方法_2

文档序号:9779677阅读:来源:国知局
r>[0034]图8为实施例一中使用的4,4'_联吡啶配体在298K时的固态荧光光谱图;
[0035]图9为实施例一中使用的4,4'_联吡啶配体在298K时的固态荧光色度图;其中,1为 绿色;2为蓝绿色;3为蓝色;4为粉色;5为红色;6为橙色;7为黄色;8为白色;
[0036]图10为实施例一中制备的三维Cu(II)配位聚合物在298K时的固态荧光光谱图; [0037]图11为实施例一中制备的三维Cu(II)配位聚合物在298K时的固态荧光色度图;其 中,1为绿色;2为蓝绿色;3为蓝色;4为粉色;5为红色;6为橙色;7为黄色;8为白色;
[0038]图12为实施例二制备的一维Cu(I)配位聚合物在298K时的固态荧光光谱图;
[0039]图13为实施例二制备的一维Cu(I)配位聚合物在298K时的固态荧光色度图;其中, 1为绿色;2为蓝绿色;3为蓝色;4为粉色;5为红色;6为橙色;7为黄色;8为白色;
[0040] 图14为实施例一制备的三维Cu(II)配位聚合物的红外光谱图;
[0041] 图15为实施例二制备的一维Cu(I)配位聚合物的红外光谱图;
[0042]图16为XRD图谱,图16中1为实施例一制备的三维Cu(II)配位聚合物的XRD曲线,2 为实施例一制备的三维Cu(I I)配位聚合物的XRD理论模拟曲线;
[0043]图17为XRD图谱,图17中1为实施例二制备的一维Cu(I)配位聚合物的XRD曲线,2为 实施例二制备的一维Cu (I)配位聚合物的XRD理论模拟曲线;
[0044]图18为实施例一制备的三维Cu(II)配位聚合物XPS图谱;
[0045]图19为实施例二制备的一维Cu(I)配位聚合物XPS图谱。
【具体实施方式】
[0046]【具体实施方式】一:本实施方式是一种三维Cu(II)配位聚合物的分子式为[Cu2 (C25H15N2O7) · H20]n,其结构式为:
[0048] 其中,所述的η为正整数;所述的01、01厶、02、02厶、03、03厶、04、04厶、06、06厶、08和08八 在三维Cu(I I)配位聚合物的基本结构单元中的占有率均为0.5;所述的05、05Α和05Β在三维 Cu(I I)配位聚合物的基本结构单元中的占有率均为1/3;所述的07在三维Cu (I I)配位聚合 物的基本结构单元中的占有率为1;所述的Cu 1在三维Cu (II)配位聚合物的基本结构单元中 的占有率为1;所述的Cu2和Cu3在三维Cu(I I)配位聚合物的基本结构单元中的占有率均为 0.5;所述的NI、N1A、N2和N2A在三维Cu(II)配位聚合物的基本结构单元中的占有率均为 0.5〇
[0049] 本实施方式一种三维Cu(II)配位聚合物中四个配位水分子与四个-COOH连接三个 Cu2+离子,形成罕见的三核次级结构单元{Cu3〇4(CO)4}(其中Cu · · · Cu键长为3.067 A,Cu-O-Cu键角为81.82和105.11°);两个{〇13〇4(0))4}与两个4,4'-联吡啶配体相连,另外两个 Cu2+离子与另外两个4,4'_联吡啶配体相连形成3D结构;在忽略4,4'_联吡啶配体的情况下 两个Cu 2+离子通过一个3-(2',3'_二羧基苯氧基)苯甲酸配体相连可以形成一个2D层状结 构;2D和3D结构通过一个3-(2',3'_二羧基苯氧基)苯甲酸配体中羧基氧相连,最终得到一 个新颖的3D+2D-3D的致密结构;为了更好的理解这个3D结构,将次级结构单元{Cu 3〇4 (C0)4}看作8-连接点,3-(2',3'-二羧基苯氧基)苯甲酸配体简化为4-连接点,Cu3离子为4-连接点,4,4 联吡啶配体看作连接;因此三维Cu (I I)配位聚合物可以简化为(4,4,8)-连接 的拓扑通过TOPOS软件得到其SchMli符号是(4 · 64· 8) (45 · 6M46 · 612 · 89 · 10)。
[0050]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一的不同点是:三维Cu(II)配位聚 合物的基本结构单元中包含三个Cu2+离子;
[0051 ]其中,所述的三个Cu2+离子分别为:中心金属Cul,中心金属Cu2和中心金属Cu3;其 配位成键方式如下:
[0052]中心金属Cul与4,4'_联吡啶配体中的一个氮原子N1、与一个3-(2',3'_二羧基苯 氧基)苯甲酸配体中的3 位上的羧基中的01、与3-(2',3' -二羧基苯氧基)苯甲酸配体中的 2'-位上的羧基中的03和04、与3-(2',3'_二羧基苯氧基)苯甲酸配体中3-位上的羧基中的 06及配位水分子上的08配位成键;
[0053] 中心金属Cu2与一个3_(2',3'_二羧基苯氧基)苯甲酸配体中的3'-位上的羧基中 的〇1、3_位上的羧基中的05、另一个3-(2',3'_二羧基苯氧基)苯甲酸配体中的3'-位上的羧 基中的01A、3-位上的羧基中的05A、一个配位水分子中的08及另一个配位水分子中的08A配 位成键;
[0054] 中心金属Cu3与4,4 ' -联吡啶配体中的一个氮原子N2、另一个4,4 ' -联吡啶配体中 的一个氮原子N2A、一个3-(2',3'_二羧基苯氧基)苯甲酸配体中的3'-位上的羧基中的02及 另一个3-(2',3'_二羧基苯氧基)苯甲酸配体中的3'-位上的羧基中的02A配位成键。其他与
【具体实施方式】一相同。
【具体实施方式】 [0055] 三:本实施方式与一或二的不同点是:所述的三个Cu2+ 离子的配位数分别为6、6和4,呈现的空间构型分别为八面体、八面体和四面体。其他与具体 实施方式一或二相同。
【具体实施方式】 [0056] 四:本实施方式是:一种三维Cu(II)配位聚合物的制备方法是按以 下步骤完成的:
[0057] 将4,4'-联吡啶、3_(2',3'-二羧基苯氧基)苯甲酸配体和碘化亚铜加入到混合溶 剂中,再在室温下搅拌至4,4'_联吡啶、3-(2',3'_二羧基苯氧基)苯甲酸配体和碘化亚铜均 匀分散在混合溶剂中,得到pH值为2.5~3.5的混合液A;再使用0. lmol/L的NaOH溶液将pH值 为2.5~3.5的混合液A的pH值调节至4~7,得到pH值为4~7的混合液A;将pH值为4~7的混 合液A加入到内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中,再在温度为100°C~160°C下反应72h~ 156h,再自然冷却至室温,再进行过滤,得到固体物质I;将固体物质I在室温下自然干燥,得 到三维Cu(II)配位聚合物;
[0058]所述的碘化亚铜与4,4'_联吡啶的摩尔比为2: (1~4);
[0059] 所述的碘化亚铜与3_(2',3'_二羧基苯氧基)苯甲酸配体的摩尔比为2: (1~4);
[0060] 所述的混合溶剂为水和甲醇的混合液;所述的混合溶剂中水和甲醇的体积比为6: (1 ~4);
[0061 ]所述的4,4'_联吡啶的物质的量与混合溶剂的体积比为Imol: (6mL~IOmL)。
[0062]本实施方式的原理及优点:
[0063] 一、本实施方式制备的一种三维Cu(II)配位聚合物的产率大于62% ;通过晶型转 化还原制备的一维Cu(I)配位聚合物的产率大于90% ;
[0064]二、本实施方式制备的一种三维Cu(II)配位聚合物在0. lmol/L的抗坏血酸溶液中 浸泡可以得到一维Cu(I)配位聚合物,这是由于抗坏血酸溶液在中性或碱性的条件下容易 失去氢离子,失去电子变成脱氢抗坏血酸,同时,Cu 2+离子可以获得电子,因此可以还原为Cu +离子;此外由于3-(2',3'_二羧基苯氧基)苯甲酸配体中含有柔性官能团苯氧基,使得该配 体可以自由扭转,实现配体的重组;
[0065] 三、本实施方式制备的一种基于三维Cu(II)配位聚合物在298K固态下,以300nm为 激发波长,最强的发射峰位于499nm,利用CIE色度图确定三维Cu( II)配位聚合物呈现清晰 的蓝绿色荧光;其相应的配体3-(2',3'-二羧基苯氧基)苯甲酸和4,4'-联吡啶在298K固态 下,以300nm为激发波长,最强的发射峰分别位于403和481nm;三维Cu (II)配位聚合物的发 射峰与配体相比与4,4'_联吡啶相近,说明三维Cu(II)配位聚合物的发光归属于3τ*43τ跃 迀;与三维Cu (I I)配位聚合物不同的是一维Cu(I)配位聚合物在298K固态下,以360nm为激 发波长,最强的发射峰位于558nm,利用CIE色度图确定一维Cu(I)配位聚合物呈现清晰的黄 色荧光,颜色纯粹;得到一维Cu(I)配位聚合物的发射峰与配体相比,发生了很大的红移,这 说明通过金属离子微扰配体分子内的跃迀和金属到配体的跃迀(MLCT)作用达到调控 配位聚合物的发光颜色的目的,得到的具有黄色荧光性质铜(I)配位聚合物;并且荧光强度 也比三维Cu(II)配位聚合物的强度高出四倍多,本发明制备的三维Cu(II)配位聚合物及通 过晶型转换得到的一维Cu(I)配位聚合物在298K下固态荧光寿命分别是9.92和12.15ys;
[0066] 四、本实施方式使用的刚性配体4,4'_联吡啶、柔性配体3-(2',3'_二羧基苯氧基) 苯甲酸和碘化亚铜廉价易得,在溶剂热条件下进行反应,即得到一例结构新颖的三维Cu (II)配位聚合物,在此基础上通过氧化还原单晶转换思想得到一维Cu(I)配位聚合物,制备 方法简单,合成成本低且绿色环保。
[0067] 本实施方式使用的,3Y-二羧基苯氧基)苯甲酸配体是购买自济南恒化科技 有限公司,产品货号为101027GA,英文名称为-dicarboxylphenoxy)benzoic acid。
[0068] 本实施方式可获得一种三维Cu(I I)配位聚合物。
【具体实施方式】 [0069] 五:本实施方式与四的不同点是:使用0.1mol/L的 NaOH溶液将pH值为2.5~3.5的混合液A的pH值调节至6,得到pH值为6的混合液A;将pH值为6 的混合液A加入到内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中,再在温度为120°C下反应156h,再 自然冷却至室温,再进行过滤,得到固体物质I;将固体物质I在室温下自然干燥,得到三维 Cu (I I)配位聚合物。其他与四相同。
[0070] 【具体实施方式】六:本实施方式是利用一种三维Cu(II)配位聚合物制备的一维Cu (I)配位
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