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摘 要

利用水热合成技术，以己二胺-N,N,Nʹ,Nʹ-四(亚甲基膦酸) (HDTMP, H₈L = (H₂O₃PCH₂)₂N(CH₂)₆N(CH₂PO₃H₂)₂)为配体，得到结构新颖的一维配位聚合物分子膦酸钡，[Ba(H₄L-H₂)(H₂O)₆]·2H₂O 1。对1的结构实施了粉末X-射线衍射(PXRD)、红外光谱(IR)、元素分析、TG-DSC和单晶X-射线衍射等技术表征。单晶X-射线衍射结构分析得出的结果化合物1具有空间三维超分子网格结构，结构中包含以多面体 [Ba(1)O₈]作为次级构筑基元(SBU)，通过膦酸配体桥氧原子的交替链接而形成的一维线性链结构，在氢键的链接作用下化合物最后具备了三维超分子的结构。热稳定性研究表明化合物1的有机骨架可以稳定到220 °C。

关键词：膦酸钡配位聚合物，水热合成，晶体结构

Abstract：The first example of 1-D inorganic-organic linear-like phosphonate coordination polymer Ba(II)-H₈L based on hexamethylenediamine-N,N,Nʹ,Nʹ-tetra(methylenephosphonic acid) (HDTMP, H₈L = (H₂O₃PCH₂)₂N(CH₂)₆N(CH₂PO₃H₂)₂), [Ba(H₄L-H₂)(H₂O)₆]·2H₂O 1, has been hydrothermally obtained and characterized by powder X-ray diffraction (PXRD), elemental analysis, IR and TG-DSC. The single-crystal X-ray diffractions show that compound 1 possess a one-dimensional linear inorganic-organic alternating arrangement structure, built from [Ba(1)O₈] polyhedron unit as SBU via phosphonate oxygen atom linker. H-bonding interactions expand 1-D chain into a 3-D supramolecular network of 1. The study of TG-DSC gives that the organic framework of 1 can maintain temperature in the region following 220 °C.

Key words：Ba(II)-Phosphonate Coordination Polymer, Hydrothermal Synthesis, Crystal Structure

目 录

1 前言 4

1.1 金属有机膦酸配位聚合物的发展和研究现状 5

1.2 有机膦酸分子的结构特点 6

1.3 金属有机膦酸配位聚合物的合成方法 7

1.3.1 水热溶剂热合成法 7

1.3.2 扩散法 8

1.3.3 常规溶液法 8

1.4 金属有机膦酸配位聚合物的应用 8

1.5 立题思想 9

2 实验部分 9

2.1 仪器和试剂 9

2.2 一维膦酸钡[Ba(H₄L-H₂)(H₂O)₆]·H₂O 1的合成 10

2.3 晶体结构测定和晶体学数据 10

3 结果与讨论 10

3.1 结构描述 10

3.2 表征 12

3.2.1 粉末X-射线衍射（PXRD） 12

3.2.2 元素分析 13

3.2.3 红外光谱分析（IR） 13

3.3 TG-DSC热稳定性研究 14

结 论 15

参 考 文 献 16

致 谢 17

附录A 晶体学信息 18

1 前言

由于科技的快速进步，目前的材料已经无法满足人们的需求。为解决这一问题，研究者不再局限于原有的单一的材料，而是通过材料的多种功能的相互作用，来创造出多种多样的优异复合性能材料。19世纪化学家维尔纳配位理论，开启了化学的新时代，自此在各种 各样的领域中发挥着举足轻重的作用。近年来，基于这一理论的无机-有机复合材料已经成为目前研究的热点课题。金属膦酸盐作为该种新型材料的一大重要类别，不是简单的物理上的混合，而是化学上分子的融合，通过金属离子和有机膦酸间的配位键如共价键、 离子键等，或者是分子间作用力，如结构中的氢键、π–π堆积作用等结合在一起。配位聚合物同时也可以叫作金属有机框架化合物（Metal Organic Framework），这两者的定义是一致的。金属有机框架（MOFs）是一种多功能多孔材料，被广泛应用于结构和各种应用。MOFs和其他材料的结合显示了可以改进本来的属性，特别是在分离和催化方面，尽管许多应用已经被建议用于MOFs，但一个相当大的问题是他们的稳定性，为了提高MOFs的稳定性，需要在坚实的支持下开发可控制的MOFs，在各种的例子中，实现的办法之一是准备复合材料。

图1 配位聚合物典型0D-3D空间结构示意图

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