论文总字数：46301字

摘 要

多核稀土-氧簇化合物由于其结构的特殊性以及在电学、光学、催化、磁性等方面潜在的应用前景引起了科学界的广泛关注。在溶剂热条件下，采用柔性配体IDA作为主配体，成功合成了两种基于3d-4f的多核簇二聚物：Na₄H₃O[Nd₃₈Ni_42.5(IDA)₄₂(OAc)₄(CH₃CH₂OH)₂(CO₃)₁₈(μ₃-OH)₆₂(μ₃-O)₆·12H₂O]·26H₂O (IDA=亚氨基二乙酸) (1)以及[Pr₄₂Ni₃₈(μ₃-OH)₇₂- -(μ₃-O)₄(IDA)₃₈(NH₂CH₂COO)₂(OAc)₂(CH₃CH₂OH)₂(CO₃)₁₆Cl₁₀·6H₂O]·41H₂O (2)。前者是两个{Nd₁₉Ni₂₁}簇通过一个[Ni_0.5(H₂O)₂(CO₃)₂]^3.5-单元相连接形成一个哑铃型簇合物，簇与簇之间再由氢键连接构成三维超分子结构；后者则是两个{Pr₁₉Ni₁₉}簇通过两个{Pr₂}多面体单元以及CO₃^2-相连接形成一个蝴蝶结型的结构，簇与簇之间同样是通过氢键进一步构成了三维超分子结构。化合物(1)和(2)的磁性测试表明其均具有反铁磁性。

关键词：金属-有机配合物 d-f金属 水热合成 晶体结构

Abstract

The lanthanide nanosized frameworks are of great interest due to their potentially interesting functions in electronic, photoluminescence, catalysis, magnetism, etc. Under solvothermal conditions, two 3d-4f cluster biopolymer have been obtained by using IDA as the main ligands: Na₄H₃O[Nd₃₈Ni_42.5(IDA)₄₂(OAC)₄(CH₃CH₂OH)₂(CO₃)₁₈(μ₃-OH)₆₂(μ₃-O)₆·12H₂O]·26H₂O (1) and [Pr₄₂Ni₃₈(μ₃-OH)₇₂(μ₃-O)₄(IDA)₃₈(NH₂CH₂COO)₂(OAC)₂(CH₃CH₂OH)₂(CO₃)₁₆- -Cl₁₀·6H₂O]·41H₂O (2)。The former show a dumbbell-like 0D structure formed by two {Nd₁₉Ni₂₁} clusters connected by a [Ni_0.5(H₂O)₂(CO₃)₂]^3.5- unit, then the 0D stucutures connected to each other by hydrogen bondst to give rise to the fimal 3D supramolecular structure. The later is a butterfly-like 0D structure which is constructed by two {Pr₁₉Ni₁₉} clusters lined by two {Pr₂} polyhedra and CO₃^2-, then the 0D stucutures connected to each other by hydrogen bondst to give rise to the fimal 3D supramolecular structure.

KEYWORDS: Metal-Organic Coordination Compounds; d- and f-Block Metals; Hydrothermal Synthesis; Crystal Structure

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 绪论 1

1.1.1 金属-有机配合物简介 1

1.1.2 金属-有机配位聚合物的发展概况 2

1.2 d-f金属-有机配合物的磁性 2

1.2.1 纯稀土簇合物的磁性 2

1.2.2 稀土-过度金属簇合物我的磁性 4

1.3 Ln-O簇常用合成方法 6

1.3.1 水热合成法 6

1.3.2 溶剂热法 7

1.4 选题的目的和意义 7

第二章 实验部分 9

2.1 试剂与仪器 9

2.1.1 实验试剂 9

2.1.2 主要仪器设备 9

2.2 晶体合成 10

2.2.1Na₄H₃O[Nd₃₈Ni_42.5(IDA)₄₂(OAc)₄(CH₃CH₂OH)₂(CO₃)₁₈(μ₃-OH)₆₂(μ₃-O)₆Cl₆·12H₂O]·26H₂O (1)的合成 10

2.2.2[Pr₄₂Ni₃₈(μ₃-OH)₇₂(μ₃-O)₄(IDA)₃₈(NH₂CH₂COO)₂(OAc)₂(CH₃CH₂OH)₂(CO₃)₁₆Cl₁₀·6H₂O]·41H₂O (2)的合成 10

第三章 晶体的表征及结论 11

3.1 晶体结构 11

3.1.2Na₄H₃O[Nd₃₈Ni_42.5(IDA)₄₂(OAc)₄(CH₃CH₂OH)₂(CO₃)₁₈(μ₃-OH)₆₂(μ₃-O)₆Cl₆·12H₂O]·26H₂O (1)的晶体结构1 12

3.1.3[Pr₄₂Ni₃₈(μ₃-OH)₇₂(μ₂-O)₄(IDA)₃₈(NH₂CH₂COO)₂(OAc)₂(CH₃CH₂OH)₂(CO₃)₁₆Cl₁₀·6H₂O]·41H₂O (2)的晶体结构 15

3.2 表征 19

3.2.1 红外光谱 19

3.2.2 热重分析 20

3.2.3 磁性分析 21

3.2.4 X-射线粉末衍射 22

3.3 结论 23

参考文献 31

致谢 38

第一章 文献综述

1.1 绪论

1.1.1 金属-有机配合物简介

配位化学是在无机化学基础上发展起来的最重要的学科分支，近年来被许多化学工作者进行了广泛而深入的研究。自1893年瑞士化学家Werner A 在Z. Anorg. Chem.上首次提出配合物的配位理论和化学式开始^[1]，配位化学得到了突飞猛进的进展，其在金属的分离提纯、化学分析、生物化学、药物化学等领域有着广泛的应用^[2]。配位化学的主要研究对象即为配位化合物，尤其是具有光、电、磁、超导以及信息存储等特殊功能的杂金属配合物、多配体配合物以及微型、巨型簇合物成为领域内的研究热点。在该领域中，金属-有机化合物因其具有多变的结构以及丰富的生物、物理、化学特性而成为近年来化学者追捧的对象。

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