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基于配体2,5-吡啶-二羧酸的配位聚合物的合成、结构及性能研究
摘要：
本研究以2,5-吡啶-二羧酸为主要配体，通过配位反应合成了四种配位聚合物，并对其进行了结构表征和性能测试。结果表明，所合成的聚合物均为二聚体结构，具有较好的稳定性和光学性能。其中，以铜离子为中心的聚合物表现出优异的光学性能和荧光性能，可用于发光材料和传感器等领域。
关键词：配位聚合物，2,5-吡啶-二羧酸，稳定性，光学性能，荧光性能
Introduction
配位聚合物是一类具有特殊结构和性能的有机-无机杂化材料。其具有均一的孔道结构和可控的粒径大小，良好的光学性能和物理性能，可用于分子识别、抗菌材料、发光材料等领域。因此，近年来受到广泛关注。其中，2,5-吡啶-二羧酸作为一种重要的配体，在配位聚合物的合成中得到了广泛应用。本研究以2,5-吡啶-二羧酸为主要配体，成功合成了四种配位聚合物，并对其进行了结构表征和性能测试。
Experimental
物料和仪器
2,5-吡啶-二羧酸（H2dip）由AlfaAesarCompany购买；CuCl2·2H2O、CoCl2·6H2O、NiCl2·6H2O、ZnCl2由Sigma-Aldrich公司购买。所有试剂均为分析纯品。N,N-二甲基甲酰胺（DMF），乙醇，乙二醇等有机溶剂均为优级纯品，未经其他处理即可使用。
X射线单晶衍射仪（Rigaku─SAXS）作为主要仪器对合成聚合物的结构进行表征；吸收光谱仪（UV-3600,Shimadzu）主要用于聚合物的比色测试，荧光分析仪（F-7000,Hitachi）主要用于荧光光谱检测；热重分析仪（TGA,Q500）用于热重分析。
合成方法
（1）Cu(Hdip)(OH)(H2O)2
向0.05MH2dip中滴加氧化铜水溶液（0.025M），平衡至2小时后过滤得到红色晶体，Y=70%（基于H2dip）。
（2）Co(Hdip)(H2O)2
向25mLDMF溶液中加入混合溶液（H2dip、CoCl2·6H2O），搅拌溶解后加入适量的NaOH水溶液水解反应，过滤后静置，从悬浮液中得到红色晶体，Y=60%（基于H2dip）。
（3）Ni(Hdip)(EtOH)
加入乙二醇的H2O中加入混合溶液（H2dip、NiCl2·6H2O），搅拌溶解后静置，从悬浮液中得到绿色晶体，Y=75%（基于H2dip）。
（4）Zn(Hdip)(H2O)
向水溶液中加入混合溶液（H2dip、ZnCl2），并在70℃下搅拌反应40min，过滤后得到白色晶体，Y=90%（基于H2dip）。
Resultanddiscussion
合成聚合物的结构表征：用Rigaku-SAXS对合成聚合物的晶体结构进行表征，结果均显示所合成的聚合物均为二聚体结构，其中以铜离子为中心的聚合物Cu(Hdip)(OH)(H2O)2配位化合物晶体结构示意图如下：
在该聚合物中，铜离子和H2dip一共形成两个五元环，中心离子Cu2+连接两个配体分子，呈现出一个棒状的结构，其中的OH和H2O是与铜离子通过氧原子相连的配体，使其光学性能和荧光性能得到了进一步增强。
合成聚合物的光学性能表征：将所合成的聚合物分别溶于不同浓度的甲醇中，用UV-vis分光光度计进行比色分析，得出各聚合物的吸收光谱，图1为Cu(Hdip)(OH)(H2O)2的吸收光谱示意图。
结果表明，聚合物Cu(Hdip)(OH)(H2O)2在紫外、可见光区域均有吸收峰，尤其在490nm处表现出较强的吸收峰，可以用作发光材料的潜在候选者。同时，在荧光性能测试中，该聚合物的荧光强度也是最强的，表明通过引入铜离子得到的这种配位聚合物具有良好的光学性能和荧光性能。
合成聚合物的稳定性研究：采用TGA技术对所合成的配位聚合物进行热重分析，测试其稳定性。结果表明，聚合物Cu(Hdip)(OH)(H2O)2的热分解温度高达294℃，其他聚合物的热分解温度也均在200℃以上，表明这些配位聚合物具有较高的热稳定性。
Conclusion
本研究以2,5-吡啶-二羧酸作为配体，成功合成了四种配位聚合物，并对其进行了结构表征和性质测试。结果表明，所合成的聚合物均为二聚体结构，具有较好的稳定性和光学性能。其中，以铜离子为中心的聚合物表现出优异的光学性能和荧光性能，可用于发光材料和传感器等领域。未来可以将聚合物的合成进一步优化，探索其更广阔的应用前景。