多核功能配合物的合成和性質研究

葉宛麗(吉林工業(yè)職業(yè)技術學院)

前言

材料是人類生產(chǎn)與生活中不可缺少的物質基礎。在眾多新材料的研究應用中，多核功能配合物材料的研究越來越熱，在功能材料領域占有舉足輕重的地位。功能配合物材料具有特殊的光、電、熱、磁學和生物性能，并且通過與其結構和性質的構想，能夠利用分子設計進行合成，在眾多領域中存在著潛在的巨大應用價值。本文就多核功能配合物的合成和性質進行了綜述，并且對其近些年的研究進展進行了介紹。

一、多核功能配合物合成方法

1.溶液生長法

溶液生長法是一種非常傳統(tǒng)的合成方法。該方法首先要將金屬和配體按照一定的摩爾比例在某溶劑中溶解，隨著溶劑的不斷揮發(fā)，溶液到達飽和狀態(tài)，從而析出晶體。利用溶液生長法制備多核功能配合物時，首先要保障各物質的配比合適。如果濃度太高，析出晶體的速度就較快，很容易出現(xiàn)晶體顆粒過小，雜志過多的現(xiàn)象。其次，在溶劑中，配體的溶解性能要合適，并且具有一定的揮發(fā)性。

2.水(溶劑)熱法

水(溶劑)熱法是在高溫高壓相對密封的環(huán)境下合成物質的一種方法，現(xiàn)在已廣泛的應用于功能配合物的合成當中，尤其在難溶配位聚合物的合成方面。該方法步驟主要是將反應物和水(或者有機溶劑)同時放入耐高溫高壓的密閉容器當中，之后加熱，到達一定溫度后在亞臨界和超臨界水熱條件下，使難溶的反應物溶解，反應一段時間后冷卻到室溫析出晶體。

3.擴散合成法

擴散合成法可以分為分層擴散、蒸汽擴散和凝膠擴散法三種。擴散法操作簡單，主要是通過兩種物質在緩慢擴散過程中慢慢接觸最后混合的過程。利用擴散合成法，反應物能夠通過充分反應后在介質中或界面處合成目標產(chǎn)物。該法在兩種物質接觸后立即生成沉淀的體系中應用最多。

4.模板合成法

模板合成法在有機、無機、生物、材料等合成領域都占有很重要的地位。模板合成法中，模板劑起著至關重要的作用。模板劑在反應過程中起著引導、促進和調控的作用，對反應能否順利進行及產(chǎn)物的利用價值有非常深遠的意義。

除此之外，常見的多核功能配合物合成方法還有微波輔助合成法、固相合成法和離子熱法。

二、多核功能配合物的性質

1.磁學性質

磁學性質是許多研究中心關注的性質之一，許多的多核功能配合物都具有磁學性質。通常，過度元素和稀土元素是合成具有一維鏈狀、二維層狀和三維結構的磁性功能配合物常用的金屬。草酸鹽類、羧酸類以及疊氮類等含氧配體是研究磁性作用的較好的有機配體，主要是因為與這些配體形成的功能配合物表現(xiàn)出良好的長程有序性。

2.多孔性能

多孔性能也是多核功能配合物應用最廣泛的性質之一。多孔性能在石油裂變、氣體的分離純化、氣體的存儲與吸附、離子交換、磁性分子的識別以及多相催化等領域有很廣泛的應用。首先，具有多孔性能的功能配合物材料能夠作為液體溶劑交換劑，從而用于溶劑的儲存和取代。例如Hai-Yan He等人合成的配合物[Er2(tp)3(phen)2.4DMF.2H2O]具有穩(wěn)定的多孔結構，并且對其在氮氣、氫氣和氬氣中77K條件下的各種氣體吸附等溫線進行了研究。另外，具有多孔性能的多核配合物在催化領域也表現(xiàn)出很好的應用潛力。目前，在對多核功能配合物在非多相催化方面的應用上研究比較多。具有催化性能的多核配合物要求有一定的孔洞結構，還必須具有處于不飽和狀態(tài)的金屬原子或者合適的活性配體作為活性基。

3.光學性能

許多多核功能配合物都表現(xiàn)出良好的光學性能。目前在多核功能配合物光學性能上研究比較多的有光致發(fā)光性能、具有光學性能配體的感光性能以及在傳感器方面的應用等課題。另外，有學者對含有光活性配體的功能配合物材料也產(chǎn)生了濃厚的研究興趣。常見的研究對象有烯烴、炔烴和環(huán)烷類物質，這些物質經(jīng)常表現(xiàn)出一些奇特的結構變化。如順式-1,2-二氰基-1,2- 雙(2,4,5-三甲基-3-噻吩基)乙烷配體，在與銀形成的配合物在450nm波長光的激發(fā)下，能夠產(chǎn)生環(huán)現(xiàn)象，而在560nm光激發(fā)下又會回到原有的結構。這種現(xiàn)象被形象的稱作“開放式”和“閉合式”。

4.氧化還原活性

近些年，有關具有氧化還原活性的配位聚合物的報道也屢見不鮮。大部分的配合物都是以固態(tài)形式存在的，因此設合理的氧化還原實驗是研究功能配合物氧化還原性質的關鍵工作。研究多核功能配合物氧化還原活性的關鍵就是要在結構中火災所包含溶劑中有能夠補償化合物氧化態(tài)的反電極電位，或者有能夠通過吸附/解析作用獲得的適當?shù)目购怆x子。如CuCl2與3,6-雙(4'-吡啶基-1'-吡啶基)噠嗪二氯反應生成的鏈狀配合物在光的照射下就會表現(xiàn)出少許藍色，這表明該有機配體被還原釋放出二價銅離子，為了平衡，Cl-吸收光電子后被氧化為氯單質分子。

結束語

多核功能配合物既保持了有機分子的特點，又具有無機金屬的特性，因此在理論上和應用上都有著十分巨大的價值，因此受到許多學者的極大重視。如何改進多核功能配合物的合成方法，從而得到更符合要求的功能配合物，以及對多核功能配合物磁學性質、光學性質、氧化還原性質、多孔性質等優(yōu)良性能的深入研究和應用將是未來研究的重點。相信，隨著科技的進步與發(fā)展，在科學家的不斷努力之下，越來越多的多核功能配合物將在各個領域中有更好的應用，從而為人類創(chuàng)造更多的經(jīng)濟價值和社會價值。

[1]趙兵.功能配合物材料的應用探討[J].化學工程與裝備，2012，8：12-14.

[2]姬宇飛.3d過渡金屬功能配合物的水熱/溶劑熱合成、結構及性能[D].內(nèi)蒙古大學，2012年.