多核功能配合物的合成和性質(zhì)研究

葉宛麗(吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

前言

材料是人類生產(chǎn)與生活中不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)。在眾多新材料的研究應(yīng)用中，多核功能配合物材料的研究越來越熱，在功能材料領(lǐng)域占有舉足輕重的地位。功能配合物材料具有特殊的光、電、熱、磁學(xué)和生物性能，并且通過與其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的構(gòu)想，能夠利用分子設(shè)計(jì)進(jìn)行合成，在眾多領(lǐng)域中存在著潛在的巨大應(yīng)用價(jià)值。本文就多核功能配合物的合成和性質(zhì)進(jìn)行了綜述，并且對(duì)其近些年的研究進(jìn)展進(jìn)行了介紹。

一、多核功能配合物合成方法

1.溶液生長法

溶液生長法是一種非常傳統(tǒng)的合成方法。該方法首先要將金屬和配體按照一定的摩爾比例在某溶劑中溶解，隨著溶劑的不斷揮發(fā)，溶液到達(dá)飽和狀態(tài)，從而析出晶體。利用溶液生長法制備多核功能配合物時(shí)，首先要保障各物質(zhì)的配比合適。如果濃度太高，析出晶體的速度就較快，很容易出現(xiàn)晶體顆粒過小，雜志過多的現(xiàn)象。其次，在溶劑中，配體的溶解性能要合適，并且具有一定的揮發(fā)性。

2.水(溶劑)熱法

水(溶劑)熱法是在高溫高壓相對(duì)密封的環(huán)境下合成物質(zhì)的一種方法，現(xiàn)在已廣泛的應(yīng)用于功能配合物的合成當(dāng)中，尤其在難溶配位聚合物的合成方面。該方法步驟主要是將反應(yīng)物和水(或者有機(jī)溶劑)同時(shí)放入耐高溫高壓的密閉容器當(dāng)中，之后加熱，到達(dá)一定溫度后在亞臨界和超臨界水熱條件下，使難溶的反應(yīng)物溶解，反應(yīng)一段時(shí)間后冷卻到室溫析出晶體。

3.擴(kuò)散合成法

擴(kuò)散合成法可以分為分層擴(kuò)散、蒸汽擴(kuò)散和凝膠擴(kuò)散法三種。擴(kuò)散法操作簡單，主要是通過兩種物質(zhì)在緩慢擴(kuò)散過程中慢慢接觸最后混合的過程。利用擴(kuò)散合成法，反應(yīng)物能夠通過充分反應(yīng)后在介質(zhì)中或界面處合成目標(biāo)產(chǎn)物。該法在兩種物質(zhì)接觸后立即生成沉淀的體系中應(yīng)用最多。

4.模板合成法

模板合成法在有機(jī)、無機(jī)、生物、材料等合成領(lǐng)域都占有很重要的地位。模板合成法中，模板劑起著至關(guān)重要的作用。模板劑在反應(yīng)過程中起著引導(dǎo)、促進(jìn)和調(diào)控的作用，對(duì)反應(yīng)能否順利進(jìn)行及產(chǎn)物的利用價(jià)值有非常深遠(yuǎn)的意義。

除此之外，常見的多核功能配合物合成方法還有微波輔助合成法、固相合成法和離子熱法。

二、多核功能配合物的性質(zhì)

1.磁學(xué)性質(zhì)

磁學(xué)性質(zhì)是許多研究中心關(guān)注的性質(zhì)之一，許多的多核功能配合物都具有磁學(xué)性質(zhì)。通常，過度元素和稀土元素是合成具有一維鏈狀、二維層狀和三維結(jié)構(gòu)的磁性功能配合物常用的金屬。草酸鹽類、羧酸類以及疊氮類等含氧配體是研究磁性作用的較好的有機(jī)配體，主要是因?yàn)榕c這些配體形成的功能配合物表現(xiàn)出良好的長程有序性。

2.多孔性能

多孔性能也是多核功能配合物應(yīng)用最廣泛的性質(zhì)之一。多孔性能在石油裂變、氣體的分離純化、氣體的存儲(chǔ)與吸附、離子交換、磁性分子的識(shí)別以及多相催化等領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用。首先，具有多孔性能的功能配合物材料能夠作為液體溶劑交換劑，從而用于溶劑的儲(chǔ)存和取代。例如Hai-Yan He等人合成的配合物[Er2(tp)3(phen)2.4DMF.2H2O]具有穩(wěn)定的多孔結(jié)構(gòu)，并且對(duì)其在氮?dú)狻錃夂蜌鍤庵?7K條件下的各種氣體吸附等溫線進(jìn)行了研究。另外，具有多孔性能的多核配合物在催化領(lǐng)域也表現(xiàn)出很好的應(yīng)用潛力。目前，在對(duì)多核功能配合物在非多相催化方面的應(yīng)用上研究比較多。具有催化性能的多核配合物要求有一定的孔洞結(jié)構(gòu)，還必須具有處于不飽和狀態(tài)的金屬原子或者合適的活性配體作為活性基。

3.光學(xué)性能

許多多核功能配合物都表現(xiàn)出良好的光學(xué)性能。目前在多核功能配合物光學(xué)性能上研究比較多的有光致發(fā)光性能、具有光學(xué)性能配體的感光性能以及在傳感器方面的應(yīng)用等課題。另外，有學(xué)者對(duì)含有光活性配體的功能配合物材料也產(chǎn)生了濃厚的研究興趣。常見的研究對(duì)象有烯烴、炔烴和環(huán)烷類物質(zhì)，這些物質(zhì)經(jīng)常表現(xiàn)出一些奇特的結(jié)構(gòu)變化。如順式-1,2-二氰基-1,2- 雙(2,4,5-三甲基-3-噻吩基)乙烷配體，在與銀形成的配合物在450nm波長光的激發(fā)下，能夠產(chǎn)生環(huán)現(xiàn)象，而在560nm光激發(fā)下又會(huì)回到原有的結(jié)構(gòu)。這種現(xiàn)象被形象的稱作“開放式”和“閉合式”。

4.氧化還原活性

近些年，有關(guān)具有氧化還原活性的配位聚合物的報(bào)道也屢見不鮮。大部分的配合物都是以固態(tài)形式存在的，因此設(shè)合理的氧化還原實(shí)驗(yàn)是研究功能配合物氧化還原性質(zhì)的關(guān)鍵工作。研究多核功能配合物氧化還原活性的關(guān)鍵就是要在結(jié)構(gòu)中火災(zāi)所包含溶劑中有能夠補(bǔ)償化合物氧化態(tài)的反電極電位，或者有能夠通過吸附/解析作用獲得的適當(dāng)?shù)目购怆x子。如CuCl2與3,6-雙(4'-吡啶基-1'-吡啶基)噠嗪二氯反應(yīng)生成的鏈狀配合物在光的照射下就會(huì)表現(xiàn)出少許藍(lán)色，這表明該有機(jī)配體被還原釋放出二價(jià)銅離子，為了平衡，Cl-吸收光電子后被氧化為氯單質(zhì)分子。

結(jié)束語

多核功能配合物既保持了有機(jī)分子的特點(diǎn)，又具有無機(jī)金屬的特性，因此在理論上和應(yīng)用上都有著十分巨大的價(jià)值，因此受到許多學(xué)者的極大重視。如何改進(jìn)多核功能配合物的合成方法，從而得到更符合要求的功能配合物，以及對(duì)多核功能配合物磁學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)、氧化還原性質(zhì)、多孔性質(zhì)等優(yōu)良性能的深入研究和應(yīng)用將是未來研究的重點(diǎn)。相信，隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，在科學(xué)家的不斷努力之下，越來越多的多核功能配合物將在各個(gè)領(lǐng)域中有更好的應(yīng)用，從而為人類創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

[1]趙兵.功能配合物材料的應(yīng)用探討[J].化學(xué)工程與裝備，2012，8：12-14.

[2]姬宇飛.3d過渡金屬功能配合物的水熱/溶劑熱合成、結(jié)構(gòu)及性能[D].內(nèi)蒙古大學(xué)，2012年.