以2,6-吡啶二甲酸为末端基的多足配体配位聚合物发光材料的合成及构效关系研究

Study on the luminescent coordination polymer materials is not only an important frontier in the field of crystal engineering, but also has been one of the research focuses in the field of material chemistry due to the research about their design, synthesis and structure-function relationship. Given the function of the coordination polymers and based on the principle of crystal engineering, the aim of this project is to study the synthesis, structure and luminescent properties of metal organic coordination polymers. By means of the design and synthesis of series of multipodal ligands terminated with 2,6-pyridine dicarboxylic acid and the introduction of different metal sources, we intend to prepare and study the luminescence properties of the novel multifunctional coordination polymer materials which are prepared using diffusion, hydrothermal, solvothermal, and sealed tube methods by altering the metal to ligand ratio, reaction temperature, concentration, pH value and using matrix for application in chemical sensing, temperature sensing, white light LED and light conversion film. We intend to summarize the relationship on structure and luminescent properties to provide the basic experimental data for establishing luminescence mechanism between this kind of ligands and metal ions, and finally offer some theoretical support for the controllable synthesis and preparation of luminescent coordination polymer materials. The research of this project has very important scientific significance and potential application value for development of excellent luminescent materials.

发光配位聚合物材料的研究不仅是晶体工程领域的一个重要前沿， 而且其合成及构效关系等的研究也一直是材料化学领域中的研究热点之一。本课题从配位聚合物的功能性出发，依据晶体工程学原理，致力于配位聚合物材料的合成、结构和发光性能的研究。通过系列以2,6-吡啶-二甲酸为末端基的多足配体的设计、合成，并引入不同的金属源，利用扩散、水热、溶剂热及封管等实验技术，借助于改变金属-配体比例、反应温度、浓度、溶液pH值、抗衡阴离子及加入基质等合成条件，制备新型配位聚合物发光材料，并研究这些材料的光学性能及其在化学传感、温度传感、白光LED和转光农膜方面的应用。通过分析获得的配位聚合物材料的结构和性能，总结其构效关系，为建立该类配体与金属离子间的发光机制提供基础实验数据，并最终为实现配位聚合物发光材料的可控合成和制备提供理论上的支持。本项目的研究对于性能优异的发光材料的开发具有重要的理论意义和潜在的应用价值。

新型功能配位化合物材料的开发不仅是晶体工程领域的一个重要前沿， 而且其合成及构效关系等的研究也一直是材料化学领域中的研究热点之一。本课题从配位化合物的功能性出发，依据晶体工程学原理，致力于功能配合物材料的合成、结构、发光和磁学性能的研究。通过不断优化配体合成路线得到了过7个以2,6吡啶-二羧酸为末端基的多分支氮杂羧酸配体及系列水杨酰胺多齿配体。在进行结构及波谱表征的基础上，利用水热、溶剂热及常温挥发等实验技术进行了相关配合物的合成并进行了结构、发光性能、磁性、化学和热稳定性的研究，探讨了配合物结构、发光性能及磁性间的构效关系。对发光配合物进行了阳离子、阴离子、硝基爆炸物及温度的传感研究。 得到了一些影响配位聚合物结构和发光性能的因素，总结出了一些结构和发光性能之间的构效关系。通过本项目的实施，本课题组在稀土及稀土-过渡杂金属配合物的合成及性能研究方面的能力在理论和技能方面都得到了极大的提升，本项目的研究成果使我们进一步认识到：①设计、合成具有不同lewis酸碱性质的多配位点的螯合、桥联配体是实现多功能稀土及稀土-过渡杂金属和混稀土配合物构筑的重要途径。②通过调节系列2,6-吡啶-二羧酸配体的中心骨架，能有效调控MOF化合物的结构及性能。③稀土-过渡杂金属物种中过渡金属的引入能有效调节配体的构象和电子效应，从而达到调节其螯合-桥联金属离子的能力以获得具有优良光、磁功能的配合物材料。④将配位聚合物与有机聚合物基质掺杂得到的复合膜的化学稳定性、耐水和耐热性能及发光性能都能得到有效提升，是很有潜力的环境中重金属离子、有机小分子及硝基爆炸物的传感材料。本项目的研究成果对有效调控稀土元素及过渡-稀土配合物材料的结构及光、磁性能及发光配合物中的能量传递提供了一定的数据支撑。部分研究内容已先后整理成15篇论文发表，共被正面引用，单片最高引用145次。本课题组负责人进入英国皇家化学会2018Top 1%高被引中国作者名单。