卞氧萘半刚性羧酸配位聚合物的合成和表征

谢彦芳

摘要：通过水热溶剂热方法合成了一种配位聚合物：[Co(L1)(2,2-pyridine)(H2O)]n ，利用Ｘ射线单晶衍射、红外光谱、PXRD粉末衍射、热重分析对配位聚合物的结构进行了研究。

关键词：配位聚合物；结构；表征

1 引言

配位聚合物，又称其为金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks)，是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料。金属有机骨架以其独特的结构特点在气体存储、染料降解、传感、多相催化等方面的应用非常广阔[1-3]。

2 配位聚合物的合成

Co(NO3)2·6H2O(0.0291 g，0.1 mmol)、L1(0.0034 g，0.001 mmol) （L1：[2-((4-羧基苄基)氧基)-1-萘甲酸]）、2,2-bipy(0.0032 g，0.002 mmol)和DMA/H2O (1:7；8 mL)的混合物放入25 mL聚四氟乙烯衬里的不锈钢反应器中。110ºC下加热反应72 h，冷却至室温，得到粉色块状透明晶体。用DMA和H2O洗涤3-4次，自然干燥，产率约为72 %(以L1计算)。IR (cm-1): 3413(m), 1600(s), 1510(m), 1354(s), 1233(m), 1075(m), 859(w), 809(w), 418(w)。

3 配位聚合物的表征

3.1 晶体结构描述

利用X射线单晶衍射对配位聚合物结构进行测定，配位聚合物属于单斜晶系，空间群为P21/n，呈现双核链状结构。配位聚合物的不对称结构单元由一个Co(II)，一个完全去质子化的L12-，一个2,2-bipy构成，如图3-1（a）所示。每个主配体H2L1上连接两个金属Co(II)离子，Co(II)是六配位的，配位模式为μ2-η1:η1:η1:η0，Co1(II)由三个主配体羧基上的三个氧和三个水分子中的三个氧六配位（O1、O6、O9、O11、O12、O13），Co2(II)由三个主配体羧基上的三个氧原子、一个辅配体上的两个氮、一个水分子中的一个氧原子六配位（O4、O7、O9、O11、N1、N2），呈现八面体空间构型。下图（b）是配位聚合物的双核簇结构，（c）图是配位聚合物的一维链状图。

图3-1 (a) 配位聚合物中Co (II)的配位环境图；(b)双核簇结构；(c)一维链图

3.2 配位聚合物的PXRD与热重分析

根据PXRD对其相纯度进行测定，配位聚合物模拟的数据与实验得到的数据基本重合，说明其具有较好的相纯度；下面对配位聚合物的热稳定性进行了测试，从下图（b）中看到配位聚合物在0-345ºC范围内其重量损失为2.3 %，这主要是配位水分子的损失造成的。当温度达到345ºC时，配位聚合物的结构开始坍塌，重量损失骤减，最后剩下其所对应的金属氧化物残渣。

图3-2 (a)配位聚合物的PXRD图；(b) TG曲线图

3.2 配位聚合物对染料吸附的研究

本节选择了六种有机染料对其进行吸附性能的测试，分别为：甲基橙、亚甲基蓝、结晶紫、罗丹明B、罗丹明6G、溴甲酚绿。实验过程为：将充分研磨的配位聚合物准确称取5 mg于5 mL的离心管中，同时设置六组实验，将所选择的六种染料配置为浓度是10 ppm（10−6 mol / L）的溶液，然后分别加入4 mL于上述离心管中，超声处理20 min，之后将其静置，不同时间段进行吸附效能的测试。如下图3-3所示。实验结果发现配位聚合物对所选的几种染料吸附效果并不是很好。

图3-3 配位聚合物对染料的吸附情况

4 结论

本文通过水热溶剂热法合成一种结构新颖的钴基配位聚合物，结构测定表明配位聚合物为一维链状，通过PXRD和热重分析表明配位聚合物具有良好的相纯度和热稳定性。通过对染料吸附的研究发现配位聚合物对所选择的六种染料吸附效果并不是很好。

参考文献

[1] Li J R, Kuppler R J, Zhou H C. Selective gas adsorption and separation in metal-organic frameworks[J]. Chemical Society Reviews. 2009, 38, 1477-1504.

[2] D'Alessandro D M, Smit B, Long J R. Carbon Dioxide Capture: Prospects for New Materials[J]. Angewandte Chemie International Edition. 2010, 49, 6058-6082.

[3] Roy M, Adhikary A, Mondal A K. et al. Multifunctional Properties of a 1D Helical Co(II) Coordination Polymer: Toward Single-Ion Magnetic Behavior and Efficient Dye Degradation[J]. ACS Omega. 2018, 3, 15315-15324.

谢彦芳（1992.02），女 汉族 甘肃定西人，硕士，学生，从事配位聚合物的合成、结构及其性质的研究

在读院校：西北师范大学