光、磁和催化功能导向的稀土配合物的设计合成

作     者：房一帆 

作者单位：西安石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李磊磊

授予年度：2022年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 

主      题：稀土配合物 磁各向异性 量子隧穿 荧光传感 催化CO2转化 

摘      要：近年来,稀土配合物的结构多样性以及它们在光、磁性和催化等方面的潜在应用引起了科学家们极大的兴趣。本论文选用分子量较小的有机配体氢化三(1-吡唑)硼酸钾(K[HB(pz)])、水杨醛、5-甲氧基水杨醛和草酸设计合成了五例新颖的稀土金属配合物,并对它们的结构以及磁性、荧光识别和催化CO转化方面开展研究。论文主要工作如下:1.以K[HB(pz)]和水杨醛、5-甲氧基水杨醛为配体合成了两个八配位四方反棱柱构型的镝单分子磁体{Dy[HB(pz)](sal)}(1)和{Dy[HB(pz)](CHO-sal)}(2)。磁性研究表明,1和2在低温下均展现出慢磁弛豫行为,它们的有效势能垒分别为195 K和71 K。对比分析发现,轴向配体上水杨醛对位的取代基由-H变为-CHO,不仅没有提高它的有效势能垒,反而使得它的U值下降,表明配位构型的微小改变对中心离子磁各向异性的影响要远大于取代基改变的作用。2.以氢氟酸和草酸为配体合成了三个稀土金属有机框架[Ln F(CO)(HO)]·2n HO(Ln=Dy(3)、Tb(4)、Eu(5))。单晶衍射结果表明,3和4都为含有独特“之字形[Ln-F]链的三维金属有机框架。对3和4的磁学行为进行了研究,发现3具有慢磁弛豫行为,拟合得到U为72 K,其值高于现在已经报道的Dy-MOFs;抗磁稀释后测试的磁滞回线产生了隧穿台阶,而3产生的是平滑的磁滞回线,这是由于Dy离子之间的交换耦合抑制了隧穿机制。磁性分析表明4没有慢磁弛豫行为。3.对4和5的荧光性能测试,发现它们可以作为荧光探针高效地检测有害Cr O和CrO离子。此外,4在CO和环氧化物转化为环状碳酸脂的催化反应中表现出了较高的催化活性和可循环性。