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金属有机框架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs,也称为配位聚合材料)作为材料科学研究的新方向,已经越来越广泛地吸引了材料学家和化学家的研究兴趣,究其原因在于其良好的结构可裁性和潜在的应用价值。目前,人们利用晶体工程学原理通过分子组装已经得到各种具有特定结构的MOFs材料,并借助选择功能性的金属中心和含有功能官能团的有机配体赋予了其光、电、磁、手性拆分和催化、识别等功能。但是由于无机和有机组件的多样性以及组装体结构与功能的未知性等,关于配合材料仍有大量的相关研究工作尚需要开展。 本论文依据分子工程原理,在课题组原有工作基础上,以过渡金属(Zn2+、Cd2+、Pb2+)为节点,苯二乙酸异构体为分子构建基块,并辅以作为连接器的含氮配体为有机组件,设计和合成了13种结构新颖的金属有机羧酸配合材料:一维配合材料[Zn(1,2-pda)(biim-3)]n(6);二维配合材料[Cd(1,2-pda)(bix)]n(3),[Cd(1,3-pda)(bix)0.5(H2O)]n(4),{[Cd(1,2-pda)(biim-5)]·H2O}n(7),{[Zn(1,3-pda)(biim-4)]·3H2O}n(8),[Cd(1,3-pda)(biim-6)0.5(H2O)]n(10),{[Cd(1,4-pda)(biim-3)]·H2O}n(11);三维配合材料[Pb(1,3-pda)(H2O)]n(1),{[Cd2(1,3-pda)3(H2O)]·H2O}n(2),[Cd(1,4-pda)(bix)]n(5),{[Cd2(1,3-pda)2(biim-5)2]·H2O}n(9),{[Zn(1,4-pda)(biim-4)]}n(12),{[Cd(1,4-pda)(biim-6)]·H2O}n(13),(1,2/3/4-H2pda=1,2/3/4-Phenylenedlacetic acid, bix=1,4-Bis(imidazol-1-ylmethyl)benze, biim-3=1,3-Bis(imidazol)propane, biim-4=1,4-Bis(imidazol) butane, biim-5=1,5-Bis(imidazol)pentane, biim-6=1,6-Bis(imidazol)hexane)。通过红外、元素分析、X-射线衍射、热分析和荧光光谱等技术对其结构和性能进行了研究,揭示了苯二乙酸异构体对该类晶态材料的晶体结构、拓扑类型及性能的影响规律:羧基位置异构时较小的空间位阻及具有更好柔性的中性配体在自组装中更易形成较高维度的结构;金属离子的配位构型在一定程度上对最终结构的形成具有导向作用。