簡析一種新型三維鋅鈉雙金屬配合物的水熱合成及晶體結(jié)構(gòu)

金鑫

(

西安文理學(xué)院 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院,陜西西安 710065)

簡析一種新型三維鋅鈉雙金屬配合物的水熱合成及晶體結(jié)構(gòu)

金鑫

(

西安文理學(xué)院 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院,陜西西安 710065)

本文利用水熱法,合成了一種新型的三維鋅鈉雙金屬配合物,并利用X-射線單晶衍射儀,對其晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測定。

新型三維鋅鈉雙金屬配合物 水熱合成 晶體結(jié)構(gòu)

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，各種新的儀器設(shè)備等不斷得到應(yīng)用，對于材料也提出了更高的要求。金屬有機(jī)配位聚合物在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮著日益重要的作用，因此也成為了配位化學(xué)研究的關(guān)鍵之一。作為合成金屬有機(jī)配位聚合物的最佳選擇，以草酸為代表的羧酸配體引起了相關(guān)科研人員的重視，這里主要對一種新型的三維鋅鈉雙金屬配合物的水熱合成及晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和研究。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

水熱合成，是指在溫度為100-1000℃、壓力為1MPa-1GPa條件下，利用水溶液中物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的合成，由于在亞臨界和超臨界的水熱條件下，反應(yīng)處于分子水平，反應(yīng)性提高，因此水熱反應(yīng)可以替代某些高溫固相反應(yīng)，可以創(chuàng)造出其它方法無法制備的新化合物和新材料。

1.1 試劑與儀器

選擇分析純試劑作為實(shí)驗(yàn)試劑，日產(chǎn)JASCOFT-IR/480紅外光譜儀，在相應(yīng)的范圍內(nèi)，利用KBr壓片技術(shù)，對配合物的紅外光譜進(jìn)行測定。同時(shí)，儀器設(shè)備還包括Bruker Smart CCD單晶衍射儀，石墨單色化Mo Kα射線為光源，以及進(jìn)行元素分析的Perkins-Elmer 2400Ⅱ元素分析儀。

1.2 配合物合成

以15mL蒸餾水、10mL乙醇，融合草酸(0.135g，1.5mmoL)以及六水合硝酸鋅(0.302g，1mmoL)，充分混合后，將混合容易放在容積為30mL的反應(yīng)釜中，加入2.0moL·L-1NaOH溶液，將混合溶液的PH值調(diào)節(jié)到6左右，經(jīng)密封處理后，放入程控烘箱，加熱到150℃，并保持溫度持續(xù)加熱72h，然后將其取出冷卻至室溫，經(jīng)過濾后，可以得到無色塊狀晶體，其產(chǎn)率約為48.7%。所得金屬配合物C3H2O7MnNa中，元素的理論值為：C，15.11%，H，0.85%;而分析實(shí)驗(yàn)值為：C，15.22%，H，0.83%。

1.3 晶體結(jié)構(gòu)測定

在過濾得到的晶體中，選擇尺寸為0.25nm×0.21nm×0.20nm的樣品，利用Bruker SMART CCD單晶衍射儀進(jìn)行衍射實(shí)驗(yàn)，在室溫296(2)K的環(huán)境下，使用Mo Kα射線(λ＝0.071073nm)，以ψ-ω的掃描方式，在2.60≤θ≤25.00°的范圍內(nèi)，對所有衍射點(diǎn)進(jìn)行收集。然后，根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)，利用直接法可以解出相應(yīng)的晶體結(jié)構(gòu)。其中，氫原子均為理論加氫，參照相應(yīng)的晶體學(xué)數(shù)據(jù)，可以得出配合物的氫鍵鍵長以及鍵角。

2 結(jié)果與討論

對于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論，主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：

2.1 紅外光譜

通過紅外光譜可以看出，在3380cm-1的位置，存在著強(qiáng)度中等，而且比較寬泛的振動峰，其歸屬為配位水的O-H伸縮吸收震動，而則1634cm-1位置存在的加強(qiáng)的振動峰和1364cm-1位置存在的較弱振動峰，則分別歸屬于羧基的不對稱和對稱伸縮振動吸收峰。

2.2 晶體結(jié)構(gòu)

通過單晶X-射線分析，可以看出，該金屬配合物屬于單斜晶系，P2(1)/c空間群，其分子結(jié)構(gòu)如(圖1)所示。

圖1

在配合物中，鋅為六配位，每一個(gè)鋅離子，都是分別與來自兩個(gè)草酸根離子上的氧原子形成一種雙螯合結(jié)構(gòu)，另外還可以與另一個(gè)草酸根離子上的氧原子和一個(gè)配位水氧原子進(jìn)行配位，想成一個(gè)八面體結(jié)構(gòu)。如(圖2)：

圖2

同時(shí)，在配合物中，鈉離子為七配位，與鋅離子相似，每一個(gè)鈉離子也分別與兩個(gè)草酸根離子上的兩個(gè)氧原子形成雙螯合結(jié)構(gòu)，并且與另外兩個(gè)草酸根離子的氧原子及配位水氧原子配位，形成一個(gè)變形的十面體結(jié)構(gòu)。如(圖3)：

圖3

經(jīng)過分析，在配合物中，兩類草酸根離子中所有的氧原子均參與了配位，不同的是，其中一個(gè)草酸根離子中所有的氧原子都與金屬元素形成了雙齒螯合，而另一個(gè)草酸中有兩個(gè)氧原子與金屬元素形成了單齒配位，一個(gè)氧原子為雙齒配位，還有一個(gè)氧原子為三齒配位。另外，在金屬配合物中，一個(gè)草酸分子與兩個(gè)鈉離子和兩個(gè)鋅離子連接，另一個(gè)草酸分子則與兩個(gè)鋅離子和三個(gè)鈉離子連接，形成一種一維方向的樓梯形結(jié)構(gòu)。由于自身多金屬多配位點(diǎn)的原因，該配合物形成了一種十分穩(wěn)固的三維超分子結(jié)構(gòu)，草酸中所有的氫原子都失去了，而所有的氧原子均參與了配位，只有配位水(O7)中包含有兩個(gè)氫原子，與周圍的草酸氧形成了不同的氫鍵，這些氫鍵使得配合物的結(jié)構(gòu)變得更加穩(wěn)固。

3 結(jié)語

綜上所述，本文以水和乙醇混合溶劑，加入硝酸鋅，以草酸為配體，調(diào)節(jié)溶液的PH值，最終利用水熱法，合成了一種新型的三維鋅鈉雙金屬配合物，這種配合物的晶體結(jié)構(gòu)主要是由草酸根、Zn2+、Na+橋聯(lián)而成的三維超分子結(jié)構(gòu)，其中富含的氫鍵，使得配合物的結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)固。該實(shí)驗(yàn)表明，配體的配位點(diǎn)較多時(shí)，可以比較輕易地得到多金屬的配位聚合物，可以為金屬配合物的制造提供一定的參考。

[1]梁鵬,岑健梅,覃忠娟,尹顯洪.一種新型三維鋅鈉雙金屬配合物的水熱合成及其晶體結(jié)構(gòu)[J].廣西民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,19(2)：85-87.

[2]王亮,劉娟,鄭長征,吉長友.一個(gè)新的雙核鋅(Ⅱ) 配合物的水熱合成、晶體結(jié)構(gòu)和熒光性質(zhì)[J].精細(xì)化工,2012,29(2)：106-109.

[3]覃海莎.大環(huán)金屬配合物的合成、表征及晶體結(jié)構(gòu)研究[D].廣西大學(xué),2012.