苝四羧酸铈在TiO2纳米晶膜上的光电转化性质

报道了Ce³⁺和Ce⁴⁺两种金属离子桥联苝四羧酸在二氧化钛纳米晶电极上自组装膜的制备,并利用紫外可见光谱、红外光谱、光电子能谱等手段对自组装膜进行了表征.通过同步辐射光电子能谱确定了自组装膜的HOMO能级.基于自组装膜敏化二氧化钛纳米晶电极的薄层三明治型太阳能电池具有较好的光电转化性质.在480 nm,苝四羧酸敏化二氧化钛电极产生了26.9%的入射单色光子-电子转化效率(IPCE),而由Ce⁴⁺离子或Ce³⁺离子桥联所形成的自组装膜分别产生了55.8%和39.1%的IPCE.金属离子桥联苝四羧酸自组装膜相当于一种配合物,其HOMO能级比苝四羧酸自组装膜的高,这是形成铈离子桥联苝四羧酸后IPCE提高的一个主要原因.     

2,7-萘二磺酸阴离子导向五元瓜环基超分子自组装体的制备及其荧光检测性能

通过引入2,7-萘二磺酸(2,7-NDA^2-)阴离子作为结构导向剂,与五元瓜环(Q[5])和过渡金属离子(Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺)在水热条件下制备了4种新颖的Q[5]基超分子自组装体(Q[5]-SA),即{[M (H₂O)₄(Q[5])]·(NDA)}·xH₂O (M=Co (1)、Ni (2)、Zn (3))和{[Cd₂Cl₂(H₂O)₄(Q[5])]·(NDA)}·13H₂O (4)。单晶X射线衍射测试结果表明,自组装体1~3同构,其中Q[5]仅一端的部分端口羰基氧原子与金属离子配位形成简单配合物;而4中Q[5]的2个端口均与金属离子Cd²⁺配位形成了一维配位链。在自组装体1~4中,配体2,7-H₂NDA均全脱质子,形成2,7-NDA^2-阴离子平衡体系电荷,但均未能与金属离子配位,而在2,7-NDA^2-阴离子与Q[5]外壁之间的瓜环外壁作用下进一步形成三维超分子结构。此外,还研究了自组装体1和4的荧光传感性能,结果表明它们都能够作为抗生素诺氟沙星(NFX)的比率型荧光探针。     

致密二茂铁硫醇自组装膜的电化学行为

合成了11-二茂铁基十一烷基-1-硫醇(HS-(CH₂)₁₁-Fc)，利用自组装膜的特点，通过分子设计将二茂铁基团引入到自组装膜中。在金电极表面构筑有序单分子膜，制备出具有电化学活性的修饰层，研究其电化学行为，作为考察复杂电化学动力学的理想模型。进一步探究其电子传递的特点与自组装膜表面覆盖度之间的联系，提出了一种新的电子传递模型，研究电子转移与膜结构的对应关系，为更深层次的分子设计和功能组装提供理论指导。     

不对称双二茂铁脲衍生物的合成、表征及电子传递性质

以二茂铁为原料,通过多步反应,首先合成了对称的桥联双二茂铁脲(5),再将其与胱胺反应,合成了一种新的不对称桥 联双二茂铁脲衍生物MeOOC-Fc-NH-CO-NH-Fc-CO-NH-(CH₂)₂-S-S-(CH₂)₂-NH₂ (7)(Fc：二茂铁)。对目标产物进行了红外、紫外、¹H NMR和MS表征;由于目标化合物7含有不对称的二茂铁脲这一特殊结构,采用循环伏安(CV)方法对化合物7的电子迁移特性进行了研究。结果表明2个二茂铁之间通过脲键传递电子,从而使2个二茂铁基团可以分别被氧化,它们的氧化电位差ΔE_o^?为181 mV,它们之间的稳定常数Kc为1 145。相对于对称的二茂铁脲(5)(ΔE_o^?=140 mV,K_c=207),这种不对称结构分子中2个二茂铁之间电子间的相互作用增强。     

金属配位超分子晶体的结构特性及在催化氧化裂解壳聚糖中的应用

N，N′-二(2-氨丙基)草酰胺(H₂apo)、硫氰酸根与铜(Ⅱ)离子在适宜条件下可通过自组装方式形成配合物 [Cu₂(apo)(NCS)₂]_n，单晶解析结果表明这是一个新型的二维网状结构配位高分子。铜(Ⅱ)由反式双三齿配体apo^2-和硫氰酸根通过μ₂-SCN的方式共同桥连。研究发现该固体在弱酸性溶液中、过氧化氢存在条件下对壳聚糖(一种氨基多糖)具有催化裂解作用     

不同中心离子对自组装三元配合物膜光诱导电子转移性质的影响

在ITO(indium-tin-oxide)透明电极上,按照一种新的自组装策略分别制备了3种以四价金属离子Sn⁴⁺,Zr⁴⁺和Ce⁴⁺为桥连中心离子、以四羧酸为功能染料配体分子、以草酸为连接配体的光电功能自组装膜.用接触角、紫外光谱、X射线光电子能谱(XPS)和电化学循环伏安作了表征.并测定了这3种自组装膜体系的光电转换性质及电子给体、 偏压、光强等因素的影响.     

气相中Y＋, Zr＋, Nb＋与CO2反应的理论研究

以Y^＋, Zr^＋, Nb^＋与CO₂反应作为第二前过渡金属离子与CO₂反应的范例体系. 采用密度泛函UB3LYP方法, 对于Y, Zr, Nb采用Stuttgart赝势基组, 对于CO₂采用6-311＋G(2d)基组, 计算研究了三种金属离子在基态和激发态时与CO₂气相反应的机理. 结果表明三种金属离子与CO₂反应以高自旋进入反应通道, 在反应过程中发生系间窜越, 以低自旋中间体和最终产物离开反应通道. 用内禀坐标单点垂直激发计算的方法找到了势能面交叉点, 并作了相应的讨论. 因为有金属离子的参与, 使单分子CO₂的强吸热分解反应变为生成CO和MO^＋的放热过程.     

二维配位聚合物[Cd(C4O4)(C12N2H8)(H2O)]n的合成、晶体结构与性能研究

本文采用邻菲罗啉和方酸为配体，在水热条件下通过自组装合成了具有二维网状结构的配位聚合物[Cd(C₄O₄)(C₁₂N₂H₈)(H₂O)]_n，并应用X-光衍射技术测定了其单晶结构。结果表明：Cd原子与2个邻菲罗啉氮原子、3个方酸氧和1个水分子配位，生成了六配位扭曲八面体。方酸以少见的μ-1，2，3配位模式桥联3个中心金属离子，并进一步组装成二维网状配位聚合物。对配位聚合物的光学性能及热稳定性做了进一步的研究，实验结果表明：配位聚合物是具有良好热稳定性的强荧光材料，具有潜在的应用前景。     

2，7-萘二磺酸导向构筑的五元瓜环-碱金属及碱土金属基超分子自组装体及其溶剂识别

以2,7-萘二磺酸（2,7-H₂NDA）作为结构导向剂,与五元瓜环（Q[5]）和碱金属、碱土离子（K⁺、Rb⁺、Mg²⁺、Ca²⁺）在水热条件下制备出了4种新颖的Q[5]基超分子自组装体[K₂（H₂O）₄（Q[5]）]（2,7-NDA）·4H₂O （1）、[Rb₂（H₂O）₅（Q[5]）]（2,7-NDA）·3H₂O （2）、[Mg （H₂O）₄（Q[5]）]（2,7-NDA）·8H₂O （3）和[Ca （H₂O）₄（Q[5]）]（2,7-NDA）·10H₂O （4）。单晶X射线衍射测试结果表明,自组装体1和2具有相同的结构： Q[5]分子与金属离子配位形成的是“分子胶囊”;而在3中Q[5]与Mg²⁺配位形成的是1：1型简单配合物结构;在自组装体4中,Q[5]与Ca²⁺配位形成的是一维Q[5]-Ca²⁺配位聚合物链结构。这些结构中2,7-NDA^2-阴离子平衡了体系电荷,且通过其与瓜环外壁之间的弱相互作用,促进自组装体最终构筑成三维超分子结构。此外,还研究了自组装体4的溶剂识别荧光传感性能,结果表明其能够作为有机溶剂丙酮和DMF的猝灭型荧光探针。     

三乙四胺钴配合物氧合结构和老化机理

以固相法合成的三乙四胺钴配合物为研究体系,采用正离子电喷雾串联质谱、紫外-可见吸收光谱、拉曼共振光谱和红外光谱等表征手段,研究了配合物与氧分子的相互作用过程及配合物在吸氧过程中的结构变化.结果表明,三乙四胺钴配合物的吸氧过程是一个动态的变化过程,氧合产物由双氧双桥联的氧合配合物Co^ⅢL-(O₂)₂-Co^ⅢL形式向双羟基桥联的老化配合物Co^Ⅲ-L-(OH)₂-Co^ⅢL形式转变;¹⁸O₂同位素标记实验验证了Co-O-O-Co的存在.酸解实验说明OH桥联配合物的形成是造成可逆性差的根本原因.这些结果为探知多胺钴配合物的氧合结构和老化机理提供了新的研究方法和实验依据.     

气相中Y＋, Zr＋, Nb＋与CO2反应的理论研究

以Y^＋, Zr^＋, Nb^＋与CO₂反应作为第二前过渡金属离子与CO₂反应的范例体系. 采用密度泛函UB3LYP方法, 对于Y, Zr, Nb采用Stuttgart赝势基组, 对于CO₂采用6-311＋G(2d)基组, 计算研究了三种金属离子在基态和激发态时与CO₂气相反应的机理. 结果表明三种金属离子与CO₂反应以高自旋进入反应通道, 在反应过程中发生系间窜越, 以低自旋中间体和最终产物离开反应通道. 用内禀坐标单点垂直激发计算的方法找到了势能面交叉点, 并作了相应的讨论. 因为有金属离子的参与, 使单分子CO₂的强吸热分解反应变为生成CO和MO^＋的放热过程.     

硫化氢燃料电池的无机质子传导膜与MEA制备和性能

制备了硫化氢固体氧化物燃料电池的无机质子传导膜和膜-电极-组装(MEA)。用扫描电镜(SEM)和电化学阻抗(EIS)技术表征了无机质子传导膜和MEA的形貌与性能。研究了不同膜厚和掺杂或没有掺杂Li₂WO₄组分的传导膜和MEA的性能。结果表明，与没有掺杂Li₂WO₄组分制备的MEA相比，掺杂了Li₂WO₄组分制备的MEA的电导提高了一个数量级，掺杂了Li₂WO₄制备的MEA硫化氢燃料电池在操作条件下具有更好的化学稳定性和电化学性能。以Mo-Ni-S为主要成分的复合阳极、0.8 mm厚和组成为67wt% Li₂SO₄ + 8wt% Li₂WO₄ + 25wt% Al₂O₃复合材料制备的质子传导膜、NiO为主要组分的复合阴极构成的MEA硫化氢燃料电池，在650、700和750 ℃时，最大输出功率密度分别达到50、85和130 mW·cm^-2，最大电流密度分别为200、350和480 mA·cm^-2。     

非对称Salamo型N2O3配体构筑的四核铜（Ⅱ）和锌（Ⅱ）配合物：合成、结构及荧光性质

合成了2个新设计的Salamo型N₂O₃配体（H₃L）构筑的四核配合物,{Cu（L）（OAc）Cu（H₂O）}₂（1）和{Zn（L）（OAc）Zn（H₂O）}₂（2）,并通过元素分析、红外光谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱及X射线单晶衍射等方法对其进行了表征。配合物1由2个完全去质子化的L^3-配体单元、2个桥联的乙酸根离子和2个配位的水分子组成,形成了一种对称的四核结构。铜（Ⅱ）离子均为五配位且分别具有稍微扭曲的三角双锥和四方锥几何构型。该配合物通过C-H…π相互作用自组装而形成了一种一维链状超分子结构。而配合物2却为非对称的四核结构,由2个完全去质子化的L^3-配体单元、2个配位的水分子以及2个桥联的乙酸根离子组成。该配合物形成了一种三维超分子结构。同时,还研究了配体H₃L及配合物1和2的荧光性质。     

两种4-溴苯甲酸铽配合物的合成、晶体结构及性质

合成了两种双核铽配合物[Tb(4-BrBA)₂(Phen)(NO₃)]₂ (1)和[Tb(4-BrBA)₃(2,2′-bipy)(H₂O)]₂·2H₂O (2)(4-BrBA=4-溴苯甲酸根,Phen=1,10-邻菲咯啉,2,2′-bipy=2,2′-联吡啶),并用X-射线单晶衍射结构分析方法测定了其晶体结构。这2种配合物均是具有反演中心的二聚体。在四元混配配合物1中,2个Tb³⁺离子被4个4-溴苯甲酸根以双齿桥联和三齿桥联两种方式联结;每个Tb³⁺离子与邻菲咯啉的2个氮原子、硝酸根的2个氧原子和4个桥联4-溴苯甲酸根的5个氧原子配位;Tb³⁺离子的配位数为9。在配合物2中,2个Tb³⁺离子被4个4-溴苯甲酸根以双齿桥联方式联结;每个Tb³⁺离子与2,2′-联吡啶的2个氮原子、水分子的1个氧原子、4个双齿桥联4-溴苯甲酸根的4个氧原子以及1个单齿配位4-溴苯甲酸根的1个氧原子配位;Tb³⁺离子的配位数为8。配合物2中游离水分子与配位水分子以及4-溴苯甲酸根之间形成了氢键,氢键将双核分子2连接成一维链状结构。配合物1和2在紫外灯照射下均发出强烈的绿光,它们的荧光光谱在490、545、585和621 nm处出现4条谱线,这是由Tb³⁺离子的 ⁵D₄ → ⁷F_j(j=6～3)跃迁产生的。     

一种用于金属离子和质子传感的不对称吡咯并吡咯二酮衍生物

吡咯并吡咯二酮(DPP)具有优秀的光学和电学特性,但其不对称衍生物的报道却很少。本文合成了一种含有乙烯基桥的不对称DPP衍生物TDB,并对其进行了表征。TDB在665 nm处显示出了深红色至近红外(NIR)的荧光,对TDB的进一步研究表明,它对金属离子Ni_²⁺有良好的选择性,对H_⁺有较高的敏感性。     

两个3d-4f杂核配合物[Fe(phen)3]2[FeLn(H2O)(tiron)3]·6H2O的合成、晶体结构和磁性(Ln=HoⅢ, YbⅢ)

Ln₂O₃、硝酸铁、邻菲罗啉和钛铁试剂(tiron)通过水热法自组装合成了2个异质同晶的3d-4f杂核配合物[Fe(phen)₃]₂[FeLn(H₂O)(tiron)₃]·6H₂O, 其中, Ln=Ho^Ⅲ (1)和Yb^Ⅲ (2)。X-射线单晶衍射分析表明, 晶体属立方晶系, P2₁3空间群。3个tiron^4-配体利用酚氧桥联Ln³⁺和Fe³⁺形成具有C₃对称性的[FeLn(H₂O)(tiron)₃]^6-异双核配位单元, 其中七配位的Ln³⁺呈现一种畸变的单帽反三棱柱配位构型。配阳离子[Fe(phen)₃]³⁺通过phen-phen之间的π-π相互作用和与配阴离子间的静电引力等作用组装成三维的超分子。在2~300 K温度范围内测试了配合物的变温磁化率, 结果表明, Ln(Ⅲ)-Fe(Ⅲ)之间存在反铁磁性相互作用。     

非对称Salamo型N2O3配体构筑的四核铜(Ⅱ)和锌(Ⅱ)配合物:合成、结构及荧光性质

合成了2个新设计的Salamo型N₂O₃配体（H₃L）构筑的四核配合物,{Cu（L）（OAc）Cu（H₂O）}₂（1）和{Zn（L）（OAc）Zn（H₂O）}₂（2）,并通过元素分析、红外光谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱及X射线单晶衍射等方法对其进行了表征。配合物1由2个完全去质子化的L^3-配体单元、2个桥联的乙酸根离子和2个配位的水分子组成,形成了一种对称的四核结构。铜（Ⅱ）离子均为五配位且分别具有稍微扭曲的三角双锥和四方锥几何构型。该配合物通过C-H…π相互作用自组装而形成了一种一维链状超分子结构。而配合物2却为非对称的四核结构,由2个完全去质子化的L^3-配体单元、2个配位的水分子以及2个桥联的乙酸根离子组成。该配合物形成了一种三维超分子结构。同时,还研究了配体H₃L及配合物1和2的荧光性质。     

二氰氨根[N(CN)2-]/三氰甲根[C(CN)3-]桥联双核钌RuⅡRuⅢ混合价配合物的设计合成、表征和电子传递行为

trans-[XRu(py)₄(NO)]²⁺(X=Cl，Br)与等物质的量的NaN₃在甲醇中反应后生成中间体trans-[XRu(py)₄(CH₃OH)]⁺，它再与过量的Na[N(CN)₂]或K[C(CN)₃]反应后生成单核配合物trans-XRu(py)₃L(X=Cl，Br，L=N(CN)₂^-，C(CN)₃^-)。单核配合物XRu(py)₄L与[X′Ru(py)₄(CH₃OH)]⁺进行分子组装，生成了一系列双核钌配合物trans-[X(py)₄Ru(μ-L)Ru(py)₄X′]⁺。用等物质的量的NOBF₄或(NH₄)₂[Ce(NO₃)₆]氧化这些Ru^ⅡRu^Ⅱ双核钌配合物，得到了一系列Ru^ⅡRu^Ⅲ混合价配合物trans-[X(py)₄Ru(μ-L)Ru(py)₄X′]²⁺。N(CN)₂-桥联的Ru^ⅡRu^Ⅲ混合价配合物在近红外区存在中等强度的吸收，起源于混合价态间的电荷跃迁(Intervalence Charge Transfer，简称为IVCT)，且其最大吸收波长随着溶剂极性的改变而发生变化，它们属于Class Ⅱ类型的混合价化合物；而C(CN)₃-桥联的Ru^ⅡRu^Ⅲ混合价配合物在近红外的吸收要强得多，且溶剂极性的改变对IVCT最大吸收波长基本无影响，它们属于介于价态定域与离域之间的混合价配合物。     

具有(6，3)拓扑构造的镝配合物的水热合成、晶体结构和荧光光谱

用水热合成的方法得到了配合物{[Dy(1,2-pda)_3/2(H₂O)]·H₂O}_n(1,2-pda=1,2-邻苯二乙酸根),用X-射线衍射单晶结构分析确定了该配合物的晶体结构。该晶体属于单斜晶系,C2/c空间群。配合物中每个Dy³⁺离子被6个1,2-邻苯二乙酸根环绕,相邻的6个Dy³⁺离子被6对1,2-邻苯二乙酸根连接,形成具有六角形的[Dy(1,2-pda)₆]₂团簇,这些团簇进一步被1,2-邻苯二乙酸根桥联而得到具有(6,3)拓扑构造的3D网络结构。所有的1,2-邻苯二乙酸根配体用桥联/螯合-桥联五齿和螯合-桥联/螯合-桥联六齿两种配位模式与Dy³⁺离子配位。每个Dy³⁺还键合1个水分子。九配位的Dy³⁺离子的配位环境可描述为扭曲的单帽四方反棱柱。在配合物的荧光光谱的481和574 nm处出现了2条谱线,分别对应于Dy³⁺离子的 ⁴F_5/2 → ⁶H_15/2和 ⁴F_5/2 → ⁶H_13/2的跃迁。     

通过金属离子刺激调节金属有机骨架结构用于光催化CO2还原

通过自组装得到一种具有适中配位键强度和适度骨架柔性的二维Cd基金属有机骨架(MOF){[Cd (HL)(BPY)_0.5(H₂O)]·2H₂O}_n (1)，其中H₃L=4，4''，4″-(亚硝基三(亚甲基))三苯甲酸，BPY=4，4''-联吡啶)。由于其独特的结构特征，在金属离子(Zn²⁺/Ni²⁺/Co²⁺)刺激下，1逐渐转变成相应金属离子主导的MOF结构2、3和4。在此过程中，随着金属离子Cd²⁺→Zn²⁺、Cd²⁺→Ni²⁺和Cd²⁺→Co²⁺的交换，1通道中自由的Cd²⁺和L^3-与MOF的骨架进行融合，导致通道空间的扩大，发生次级构筑单元(SBU)的转变，进而形成可调节的骨架。光催化二氧化碳还原结果表明，由离子交换所得到的新结构在催化效率上并没有很大改观，但在产物选择性上却有极大地提升(其中配合物3展示出100%的CO选择性)。