希夫碱金属配位聚合物的合成及性能研究

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希夫碱(Schiff Base)是指醛或酮结构中的羰基与伯胺分子中的氨基发生亲核加成反应生成的一类含有C=N双键的化合物。由于大多数希夫碱配体含有较多的配位点,因此能与多种金属配位形成结构多变的金属配合物。水杨醛类希夫碱是含有共轭大π键的化合物,其衍生物的结构更是十分丰富。因此,水杨醛希夫碱合成的配合物在配位化学中占有非常重要的地位。近年来,不断有研究学者合成新的希夫碱配体及配合物,并广泛应用于发光材料、磁性材料、超导材料及催化材料等诸多领域。  本文以过渡金属离子Ni2+、Co2+、Cu2+、Mn2+作为中心离子,N-N-二(3-羧基水杨醛)缩邻苯二胺双希夫碱配体(salphen)、N-3-羧基水杨醛缩邻苯二胺单希夫碱配体(salphen*)为配体合成了两个系列七种希夫碱配位聚合物。采用多种分析手段对配合物结构进行表征,推断出配合物的可能结构,探讨了配体的合成机理及不同金属离子可能的配位模式,并对希夫碱配合物的热稳定性能、荧光性能、光催化性能进行研究。具体内容如下:  (1)合成N,N-二(3-羧基水杨醛)缩邻苯二胺双希夫碱配体和N-3-羧基水杨醛缩邻苯二胺单希夫碱配体,对原料3-羧基水杨醛的有机合成过程工艺条件进行优化,得到了最佳条件为:反应温度80℃,1∶1的盐酸用量为100mL,20% CuSO4溶液用量为20mL,1∶10的氨水用量为15mL,1∶80的稀硫酸用量为160mL。  (2)采用水热法合成了金属配合物Ni(Ac)2-salphen、Co(Ac)2-salphen、Cu(Ac)2-salphen、NiSO4-salphen、Mn(Ac)2-salphen、Ni(Ac)2-salphen*、Co(Ac)2-salphen*。对水热合成主要条件反应温度、反应时间、溶剂、物料配比等进行探讨,并得到相应的最佳合成条件。通过元素分析、红外光谱、紫外可见分光光度计、紫外漫反射、X射线粉末衍射等测试方法对配合物结构进行了表征。根据表征分析结果推断出希夫碱金属配合物单分子结构式。  (3)分别研究了希夫碱配合物的热稳定性能、荧光性能、催化性能结果表明:M-salphen*(M=Ni2+、Co2+、Cu2+、Mn2+)热稳定性比M-salphen较好;M-salphen不同金属离子配合物中,Ni配合物稳定性较好,Cu、Mn、Co次之。合成的配合物都具有一定的荧光活性,并且产生荧光效应的部位主要为配体。Ni-salphen配合物在紫外光照30min时对有机染料内光降解效率达到98%。  (4)分析讨论了希夫碱配体及配合物的合成机理,对配合物中金属离子的可能成键形式及空间构型进行分析,采用Achar法和Coats-Red fen法对部分配合物的热分解过程进行了分析,得到了其热分解动力学方程。
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