研究应用化学学科前沿论文——配位聚合物.doc

　　研究应用化学学科前沿论文——配位聚合物 研究应用化学学科前沿论文——配位聚合物_应用化学学科前沿论文——配位聚合物导读：配体的配位聚合物；含氧有机配体的配位聚合物；两种配体的配位聚合物；含两种或两种以上金属的配位聚合物。按金属中心的角度可分为：过渡金属，主族金属，稀土金属，多金属中心四类。2．配位聚合物的合成方法2.1常规合成法缓慢扩散法、水热/溶剂热法、溶液直接合成法等常规合成法对于获取高质量的单晶有独特的优势，因而使 当代化学前沿作业 题目：配位聚合物的应用与进展 学 院：化学学院 学生侯照君 学 专 导 号：1210070035 业：物理化学 师：赵小军教授 1 配位聚合物的应用与进展 摘要： 配位聚合物是由金属和有机配体自组装而形成的, 具有独特的空间几何构 型, 在非线性光学材料、气体吸附、手性拆分和催化、分子磁性材料、超导材料, 微孔材料等诸多方面都有广阔的应用前景。 本文介绍了配位聚合物的分类，列 举了金属-有机骨架(MOFs)等功能型配位聚合物的研究进展,并对配位聚合物的 发展前景作了展望。 关键词：配位聚合物；有机配体；合成方法；应用；催化 配位聚合物属于配位化合物,是由金属和有机配体自组装而形成。 它们性质 独特、结构多样化、不寻常的光电效应、可使用的众多过渡金属离子等, 配位聚 合物的研究跨越了无机化学、有机化学、配位化学、材料化学、物理化学、生 物化学、晶体工程学等多个学科和门类.在非线性光学材料、磁性材料、超导材 料及非对称催化等方面都有广阔的应用前景。 1. 配位聚合物的分类 R obson 教授在 1998 年根据聚合物框架结构的不同将其分为三大类:一维链 状聚合物,二维X状聚合物和三维X状聚合物。 这种分类使人很容易了解配位聚 合物的空间结构,但从配位聚合物的合成角度来看,未免有些不足。 在配位聚合物 的合成中,有机配体起着关键作用,配体种类的不仅直接影响到聚合物的合成,而 且还涉及到聚合物的空间结构。 因此,将含不同有机配体的聚合物加以分类研究, 对配位聚合物的合成及其空间结构的研究将有一定的指导意义。 根据有机配体 种类的不同可将配位聚合物分为：含氮杂环类配体的配位聚合物；含 配体的 配位聚合物；含氧有机配体的配位聚合物；两种配体的配位聚合物；含两种或 两种以上金属的配位聚合物。 按金属中心的角度可分为：过渡金属，主族金属， 稀土金属，多金属中心四类。 2．配位聚合物的合成方法 2.1 常规合成法 缓慢扩散法、水热/溶剂热法、溶液直接合成法等常规合成法对于获取高质 量的单晶有独特的优势，因而使用广泛。 扩散法包括：气相扩散法、液层扩散法和凝胶扩散法等。 气相扩散法是将 2 金属盐和有机配体溶解于适合的溶剂后，用易挥发性的溶剂扩散进溶液中而析 出晶体；液层扩散法则是将金属盐和有机配体分别溶解于不同的溶剂中，然后 把其中一种溶液置于另一种溶液上，在界面处的扩散层中发生反应；凝胶扩散 法也与其类似，把两者分开，让它们缓慢地互相扩散，以减缓成核速度，从而 产生高质量的单晶。 扩散法反应时间较长，从数天到数月不等，条件温和，有 利于生成热力学稳定的产物。 水热溶剂热法是把反应物与溶剂混合于封闭体系，常用不锈钢反应釜，加 热到一定的温度，在溶剂产生的自身压力下反应。 这种方法比扩散法耗时短， 对反应物的溶解性要求也低一些，一般几个小时至一周内可 5 6 7 研究应用化学学科前沿论文——配位聚合物_应用化学学科前沿论文——配位聚合物(2)导读： 完成反应，且可控 制的因素很多，包括溶剂的选择、温度、反应时间等，但反应对条件较为敏感， 常常重复性较差。 由于常规合成法反应时间较长，反应物浓度低，在较大规模的合成中受到 限制，目前仅限于实验室范围内的制备，因而需要发展更为高效、环境友好的 方法。 2.2 固相合成法 固相反应常指固体与固体之间的反应，广义上来说则包括了所有固体反应 物参与的反应。 固相反应不仅能产生分子结构简单的配位化合物，也能形成三 维无限X络状化合物。 目前固相反应在配位聚合物的合成中尚处于初始阶段， 但固相反应的简便、高效、绿色等优势已经充分展现出来。 固相反应通常在研 钵中或球磨机内进行，反应控制的条件包括研磨时间、研磨强度、反应温度、 助剂的添加等。 低热固相反应与机械力化学反应的区别: 在无机械研磨的作用下， 反应仍能 进行，直到反应结束，而机械力化学反应必须在外力的持续作用下，通过机械 能使体系活化而使反应发生，机械力是不可缺少的；起始研磨的作用在于减小 反应物的粒径，使反应物充分接触并混合均匀，并且增大缺陷浓度以活化底物； 反应过程中的研磨作用令反应物进一步地接触，减少了反应物的包埋，促进了 扩散，从而增加了反应速率。 配位聚合物中的金属离子与桥联配