铟基双金属配位聚合物的合成、 结构及荧光性质

doi:10.7503/cjcu20180269

高等学校化学学报 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (9): 1886.doi: 10.7503/cjcu20180269

铟基双金属配位聚合物的合成、结构及荧光性质

王冬梅¹(), 刘子华¹, 李光华², 刘云凌², 李春霞¹()

1. 浙江师范大学化学与生命科学学院, 金华 321004
2. 吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室, 化学学院, 长春 130012

收稿日期:2018-04-09 出版日期:2018-07-30 发布日期:2018-07-30
作者简介:
联系人简介: 王冬梅, 女, 博士, 讲师, 主要从事配位聚合物研究. E-mail: dmwang@zjnu.edu.cn;李春霞, 女, 博士, 教授, 主要从事上转换纳米发光材料研究. E-mail: cxli@zjnu.edu.cn
基金资助:
浙江省自然科学基金(批准号: LQ18B010002)和吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室开放课题基金(批准号: 2018-35)资助.

Synthesis, Structure and Fluorescent Property of Indium-based Bimetallic Metal-organic Frameworks^†

WANG Dongmei^1,^*(), LIU Zihua¹, LI Guanghua², LIU Yunling², LI Chunxia^1,^*()

1. College of Chemistry and Life Sciences, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004, China
2. State Key Laboratory of Inorganic Synthesis and Preparative Chemistry, College of Chemistry, Jilin University, Changchun 130012, China

Received:2018-04-09 Online:2018-07-30 Published:2018-07-30
Contact: WANG Dongmei,LI Chunxia E-mail:dmwang@zjnu.edu.cn;cxli@zjnu.edu.cn
Supported by:
† Supported by the Natural Science Foundation of Zhejiang Province, China(No.LQ18B010002) and the Open Project of State Key Laboratory of Inorganic Synthesis and Preparative Chemistry, Jilin University, China(No.2018-35).

摘要/Abstract

摘要：

采用溶剂热法合成了2个基于双金属的配位聚合物[In(OH)Cu(TBA)₂(C₂H₆OH)]·NMF(1)和[In_0.5Cd_0.5(TBA)(CH₃OH)][NO₃]_0.5·2NMF(2)(H₂TBA=四氮唑羧酸). 通过X射线单晶衍射、元素分析、热重分析等手段对其结构和组成进行了表征. 在配合物1中, 无限的In(OH)In链和四配位金属铜离子通过线性配体连接拓展为三维中性骨架结构. 与配合物1相比, 配合物2中的金属铟和镉具有相同的配位模式, 形成了无限的In(OH)In[或Cd(OH)Cd]链次级结构单元, 通过配体桥连为三维阳离子骨架结构. 应用TOPOS 4.0软件对2个配合物进行拓扑分析, 结果表明, 配合物1为(4,4,8)连接的网络结构, 而配合物2为(4,8)连接的网络结构. 利用荧光光谱对配合物2进行了离子检测研究, 结果表明其荧光强度随着金属离子的不同而变化. 值得指出的是, 金属离子Li⁺使配合物2的荧光强度增强最多, 比配合物2的荧光强度提高约3.5倍, 而Fe³⁺却使配合物2的荧光强度几乎发生猝灭. 因此, 配合物2在金属离子Li⁺和Fe³⁺的识别上具有潜在的应用价值.

关键词: 溶剂热合成, 双金属体系, 配位聚合物, 晶体结构, 荧光性质

Abstract:

Two mixed-metal coordination polymers, [In(OH)Cu(TBA)₂(C₂H₆OH)]·NMF(1) and [In_0.5Cd_0.5(TBA)(CH₃OH)][NO₃]_0.5·2NMF(2)[H₂TBA=4-(1H-tetrazol-5-yl)-benzoic acid, NMF=N-methylformamide], were synthesized under solvothermal conditions and characterized by elemental analysis, powder X-ray diffraction(PXRD), thermogravimetric analysis(TGA) and single crystal X-ray diffraction. Complex 1 has a neutral 3D framework formed from the infinite chains and four-coordinated mononuclear Cu by TBA ligands. Compared to complex 1, In and Cd centers in complex 2 have the same infinite chains, which are bridged by TBA ligands to produce a cationic 3D structure. Complex 1 possesses a (4,4,8)-connected new topology while complex 2 belongs to (4,8)-connected topology. Notably, complex 2 can be used to detect Li⁺ and Fe³⁺ through either fluorescence enhancement or quenching effect, respectively. Thus complex 2 may be considered as a potential luminescent probe for the detection of Li⁺ and Fe³⁺.

Key words: Solvothermal synthesis method, Bimetallic system, Coordination polymer, Crystal structure, Fluorescent property

中图分类号:

O614

TrendMD:

王冬梅, 刘子华, 李光华, 刘云凌, 李春霞. 铟基双金属配位聚合物的合成、结构及荧光性质. 高等学校化学学报, 2018, 39(9): 1886.

WANG Dongmei,LIU Zihua,LI Guanghua,LIU Yunling,LI Chunxia. Synthesis, Structure and Fluorescent Property of Indium-based Bimetallic Metal-organic Frameworks^†. Chem. J. Chinese Universities, 2018, 39(9): 1886.

图/表 7

Fig.1 Multiple SBUs consisting of ligand and metal cores(A), polyhedral view(B), ball and stick view(C) and the new topology type(D) of complex 1

Table 1 Crystal data and structural refinement for complexes 1 and 2

Complex	1
Empirical formula	C₂₁H₂₂CuInN₉O₇	C₁₃H₁₈Cd_0.5In_0.5N_6.5O_6.5
Formula weight	690.84	482.95
Temperature/K	293(2)	293(2)
Crystal system	Orthorhombic	Orthorhombic
Space group	Pmma	Imma
a/nm	0.72059(14)	1.8826(4)
b/nm	1.8500(4)	0.73469(15)
c/nm	1.5380(3)	1.5903(3)
α/(°)	90	90
β/(°)	90	90
γ/(°)	90	90
V/nm³	2.0503(7)	2.1996(8)
Z	2	4
D_c/(Mg·m^-3)	1.119	1.074
μ/mm^-1	1.361	0.971
F(000)	690	968
Reflections collected/Unique(R_int)	19273/2614(0.0695)	5518/1101(0.0193)
Goodness-of-fit on F²	1.093	1.127
R₁, wR₂[I>2σ(I)]^*	0.0402, 0.1263	0.0249, 0.0701
R₁, wR₂(all data)^*	0.0529, 0.1329	0.0301, 0.0725

Fig.2 Multiple SBUs consisting of ligand and metal cores(A), polyhedral view(B), ball and stick view(C) and new topology type(D) of complex 2

Fig.3 Simulated(a) and as-synthesized(b) powder X-ray diffraction(PXRD) patterns of complexes 1(A) and 2(B)

Fig.4 TG curves of complexes 1(A) and 2(B)

Fig.5 Wide-angle XRD(WAXRD) patterns of complexes 1(A) and 2 (B) after being heated up to 500 ℃

Fig.6 Solid-state emission spectra of H2TBA and complexes 1, 2(A), fluoresence intensity changes of complex 2 in different volatile organic solvents(B) and after addition of different metal ions(C) and linear plot of fluorescence intensity of complex 2 in DMF upon addition of Fe3+(D)

参考文献 45

[1]	He Y., Zhou W., Qian G., Chen B., Chem. Soc. Rev., 2014, 43(16), 5657—5678
[2]	Spanopoulos I., Tsangarakis C., Klontzas E., Tylianakis E., Froudakis G., Adil K., Belmabkhout Y., Eddaoudi M., Trikalitis P. N., J. Am. Chem. Soc., 2016, 138(5), 1568—1574
[3]	Bhatt P. M., Belmabkhout Y., Cadiau A., Adil K., Shekhah O., Shkurenko A., Barbour L. J., Eddaoudi M., J. Am. Chem. Soc., 2016, 138(29), 9301—9307
[4]	Zhai Q. G., Bu X. H., Zhao X., Li D. S., Feng Y. P., Acc. Chem. Res., 2017, 50(2), 407—417
[5]	Kertik A., Wee L. H., Pfannmoller M., Bals S., Martens J. A., Vankelecom I. F. J., Energy Environ. Sci., 2017, 10(11), 2342—2351
[6]	Liu D., Lang J. P., Abrahams B. F., J. Am. Chem. Soc., 2011, 133(29), 11042—11045
[7]	Lang J. P., Xu Q. F., Yuan R. X., Abrahams B. F., Angew. Chem. Int. Ed., 2004, 43(36), 4741—4745
[8]	Yao S., Wang D., Cao Y., Li G., Huo Q., Liu Y., J. Mater. Chem. A, 2015, 3(32), 16627—16632
[9]	Huang Y. B., Liang J., Wang X. S., Cao R., Chem. Soc. Rev., 2017, 46(1), 126—157
[10]	Liu D., Ren Z. G., Li H. X., Lang J. P., Li N. Y., Abrahams B. F., Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49(28), 4767—4770
[11]	Li F. L., Shao Q., Huang X., Lang J. P., Angew. Chem., 2018, 130(7), 1906—1910
[12]	An B., Zhang J., Cheng K., Ji P., Wang C., Lin W., J. Am. Chem. Soc., 2017, 139(10), 3834—3840
[13]	Hu Z., Deibert B. J., Li J., Chem. Soc. Rev., 2014, 43(16), 5815—5840
[14]	Yan B., Acc. Chem. Res., 2017, 50(11), 2789—2798
[15]	Wang S. H., Hu H. Z., Chen C., Ma R. N., Zhang N., Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(10), 2055—2060
	(汪淑华, 胡汉珍, 陈超, 马润宁, 张宁. 高等学校化学学报, 2014, 35(10), 2055—2060)
[16]	Wang S. H., Wang P. P., Li P. F., Zhang N., Chen C., Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(12), 2499—2504
	(汪淑华, 王萍萍, 李鹏飞, 张宁, 陈超. 高等学校化学学报, 2014, 35(12), 2499—2504)
[17]	Wu Y. N., Zhou M., Li S., Li Z., Li J., Wu B., Li G., Li F., Guan X., Small, 2014, 10(14), 2927—2936
[18]	Gu T. Y., Dai M., Young D. J., Ren Z. G., Lang J. P., Inorg. Chem., 2017, 56(8), 4668—4678
[19]	Chen M. M., Zhou X., Li H. X., Yang X. X., Lang J. P., Cryst. Growth Des., 2015, 15(6), 2753—2760
[20]	Hu F. L., Shi Y. X., Chen H. H., Lang J. P., Dalton Trans., 2015, 44(43), 18795—18803
[21]	Gong W. J., Ren Z. G., Li H. X., Zhang J. G., Lang J. P., Cryst. Growth Des., 2017, 17(2), 870—881
[22]	Ramaswamy P., Wong N. E., Shimizu G. K., Chem. Soc. Rev., 2014, 43(16), 5913—5932
[23]	Hu F. L., Mi Y., Gu Y. Q., Zhu L. G., Yang S. L., Wei H., Lang J. P., Cryst. Eng. Comm., 2013, 15(45), 9553—9561
[24]	Chen Y., Li H. X., Liu D., Liu L. L., Li N. Y., Ye H. Y., Zhang Y., Lang J. P., Cryst. Growth Des., 2008, 8(10), 3810—3816
[25]	Chen Y., Wang Z. O., Ren Z. G., Li H. X., Li D. X., Liu D., Zhang Y., Lang J. P., Cryst. Growth Des., 2009, 9(11), 4963—4968
[26]	Liu D., Ren Z. G., Li H. X., Chen Y., Wang J., Zhang Y., Lang J. P., Cryst. Eng. Comm., 2010, 12(6), 1912—1919
[27]	Férey G., Mellot D. C., Serre C., Millange F., Dutour J., Surble S., Margiolaki I., Science, 2005, 309(5743), 2040—2042
[28]	Cavka J. H., Jakobsen S., Olsbye U., Guillou N., Lamberti C., Bordiga S., Lillerud K. P., J. Am. Chem. Soc., 2008, 130(42), 13850—13851
[29]	Li M., Li D., O’Keeffe M., Yaghi O. M., Chem. Rev., 2014, 114(2), 1343—1370
[30]	Schoedel A., Cairns A. J., Belmabkhout Y., Wojtas L., Mohamed M., Zhang Z., Proserpio D. M., Eddaoudi M., Zaworotko M. J., Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52(10), 2902—2905
[31]	Guillerm V., Kim D., Eubank J. F., Luebke R., Liu X., Adil K., Lah M. S., Eddaoudi M., Chem. Soc. Rev., 2014, 43(16), 6141—6172
[32]	Cook T. R., Zheng Y. R., Stang P. J., Chem. Rev., 2013, 113(1), 734—777
[33]	Dhakshinamoorthy A., Asiri A. M., Garcia H., Catal. Sci. Technol., 2016, 6(14), 5238—5261
[34]	Wang Z., Wang B., Yang Y., Cui Y., Wang Z., Chen B., Qian G., ACS Appl.Mater. Interfaces, 2015, 7(37), 20999—21004
[35]	Park K. C., Seo C., Gupta G., Kim J., Lee C. Y., ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9(44), 38670—38677
[36]	Wang D., Zhang L., Li G., Huo Q., Liu Y., RSC Adv., 2015, 5(23), 18087—18091
[37]	Zhang W. H., Ren Z. G., Lang J. P., Chem. Soc. Rev., 2016, 45(18), 4995—5019
[38]	Jiao Y., Morelock C. R., Burtch N. C., Mounfield W. P., Hungerford J. T., Walton K. S., Ind. Eng. Chem. Res., 2015, 54(49), 12408—12414
[39]	Zou R., Li P. Z., Zeng Y. F., Liu J., Zhao R., Duan H., Luo Z., Wang J. G., Zou R., Zhao Y., Small, 2016, 12(17), 2334—2343
[40]	Yang X., Xu Q., Cryst. Growth Des., 2017, 17(4), 1450—1455
[41]	Zheng S. T., Wu T., Chou C., Fuhr A., Feng P., Bu X., J. Am. Chem. Soc., 2012, 134(10), 4517—4520
[42]	Zhai Q. G., Bu X., Mao C., Zhao X., Feng P., J. Am. Chem. Soc., 2016, 138(8), 2524—2527
[43]	Zhang J. W., Hu M. C., Li S. N., Jiang Y. C., Qu P., Zhai Q. G., Chem. Commun., 2018, 54(16), 2012—2015
[44]	Sheldrick G. M., SHELXTL-NT,Version 5.1, Bruker AXS Inc., Madison, WI, 1997
[45]	Blatov V. A., Shevchenko A. P., Proserpio D. M., Cryst. Growth Des., 2014, 14(7), 3576—3586

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[1]	鲁聪, 李振华, 刘金露, 华佳, 李光华, 施展, 冯守华. 一种新的镧系金属有机骨架材料的合成、结构及荧光检测性质[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(6): 20220037.
[2]	施耐克, 张娅, SANSON Andrea, 王蕾, 陈骏. Zn(NCN)单轴的负热膨胀性及机理研究[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(6): 20220124.
[3]	李巧, 赵洋, 王恩举. 基于芳叉丙二腈的高活性迈克尔系统的吸湿反应及荧光性质[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(3): 20210690.
[4]	陈崇安, 杨国昱. 两种基于B₅O_n(n=11, 12)簇构筑的具有深紫外吸收的硼酸盐[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(1): 20210711.
[5]	马鉴新, 刘晓东, 徐娜, 刘国成, 王秀丽. 一种具有发光传感、安培传感和染料吸附性能的多功能Zn(II)配位聚合物[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(1): 20210585.
[6]	岳胜利, 武光宝, 李星, 李康, 黄高胜, 唐翌, 周惠琼. 准二维钙钛矿太阳能电池的研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(6): 1648.
[7]	余强敏, 张致远, 罗雨婷, 李洋, 成会明, 刘碧录. 金属性二维过渡金属硫化物的溶剂热合成及电催化析氢性能[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(2): 654.
[8]	田霞,杨福群,袁伟,赵雷,姚雷,甄小丽,韩建荣,刘守信. 含噁二唑大环冠醚的合成、结构及金属离子识别性能[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(3): 490.
[9]	刘东枚,苏雅静,李姗姗,许奇炜,李夏. 4-(4-羧基苯氧基)间苯二甲酸构筑的过渡金属配位聚合物: 合成、晶体结构、荧光传感与光催化[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(2): 253.
[10]	咸国轩, 于玉娥, 陈玉倩, 万小雨, 王素娜, 卢静. 辅助配体调控的荧光Cd-MOFs: 乙酰丙酮的荧光增强和Cr(Ⅵ)的荧光猝灭[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(12): 2725.
[11]	秦刘磊,刘洋,关小琴,郑晓媛,张子钰,刘尊奇. 无机-有机杂化化合物[(H₂DABCO)CuCl₄]·H₂O的合成及开关型介电性质[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(1): 70.
[12]	李冰, 王学敏, 白凤英, 刘淑清. 稀土氮杂环配合物的合成、结构及抑菌活性[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(4): 632.
[13]	石宝珍,李杉,王佃鹏,周云志,孙锦玉. Co(Ⅱ)-Zn(Ⅱ)掺杂配位聚合物的合成及物理性能[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(12): 2443.
[14]	宋伟, 王力群, 曾双利, 王莉, 范勇, 徐家宁. 镉配位聚合物的原位水热合成、晶体结构及荧光性质[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(7): 1406.
[15]	田欢, 张梦龙, 王莉莎, 童碧海, 赵卓. 4,13-二硫杂苯并-18-冠-6的合成及对Ag⁺的选择性萃取[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(6): 1191.

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