稀土/AlN/MAS微晶玻璃复合材料结构与性能的研究

基于金属离子和有机配体自组装构造的金属有机配合物因其具有丰富的拓扑结构和广阔的应用前景,使其成为当前配位化学,超分子化学和材料化学的研究热点。对于稀土有机配位化合物来说,结构的可控性是一个重大的挑战,这不仅在于合成过程中要受到很多外界因素的影响,如反应温度、反应物配比、pH值等,而且稀土金属离子半径大,配位数高,空间构型复杂等特点也会影响其结构合成的可控行。本论文基于稀土有机配合物在光学,磁学方面的广泛应用,利用芳香羧酸类有机配体,选用不同的辅助配体与金属锰离子,合成了系列从低维到高维的稀土有机配合物,并对其结构和性质进行了研究,主要研究内容如下：1.六个稀土(Pr, Nd, Sm, Eu)配合物合成并研究其性质。水热条件,利用2-喹啉甲酸作为配体与稀土金属离子反应,通过引入4,4’-联吡啶,2,2’-联吡啶和1,10-邻菲啰啉辅助配体合成了六个稀土配合物。X-单晶衍射结果表明配合物1-4为双核结构稀土配合物[Ln2(QUIN)6(H2O)6]·3H2O [Ln=Pr (1), Nd(2), Sm (3), Eu(4)],5为一维链状骨架结构[Pr(QUIN)3(H2O)]n,6中邻菲啰啉参与了配位形成了双核的配合物[Pr2(QUIN)4(phen)2(NO3)2(H2O)2].其中配合物1-4的双核结构通过氢键作用形成了二维超分子结构；5的链状结构通过弱的π…π堆积作用构成二维的超分子结构；6则通过氢键作用形成三维的超分子网络。荧光曲线表明配合物4和6分别具有红光和绿光发射,通过磁性测试得到2和6中存在着金属之间反铁磁的相互作用。2.二个钇金属配合物的合成及性质研究。水热条件下5-羟基间苯二羧酸与Y3+组装成了一维链状结构的[Y(OBDC)(H2O)5](H2O)2(CH3COO)(7);在此基础上引入了1,10-邻菲啰啉辅助配体,合成以双核结构为次级结构单元的三维配位聚合物骨架Y(OBDC)(phen)(8),配合物8展现了良好的蓝绿色的荧光发射性质。3.四个稀土(Eu, Nd)和稀土过渡金属(Mn)配合物的合成和性质的研究。以5-硝基苯羧酸为配体,引入锰离子参与稀土金属离子(Eu3+, Nd3+)的自组装的过程,{[Eu(NIPH)(HNIPH)(H2O)2]-2H2O}n (9),{[Nd2(NIPH)3(H2O)3]-H2O}n (10)和[Ln2Mn(NIPH)4(H2O)4]·6H2O [Ln=Eu(11), Nd(12)].配合物9和10分别是以稀土Eu,Nd与配体形成的棒状结构和四核结构为次级结构单元构成二维的网络状结构。当锰离子引入合成反应后,合成了以[Ln2MnO20]-(O-C-O)2-[Ln2MnO20] (Ln= Eu, Nd)作为棒状次级结构的三维Ln-Mn异核有机配位聚合物骨架材料11和12,金属之间存在着反铁磁的相互作用,可以作为良好的磁性材料。