过渡金属配合物的合成、晶体结构及电化学性质
发布时间:2021-06-06
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过渡金属配合物的合成、晶体结构及电化学性质
第2 6卷第 4期
哈尔滨师范大学自然科学学报NAT R U AL S I C ENC S J RNAL O RB N E OU F HA I NOR MAL UN VE I Y I RS T
V 12, o42 1 o.6 N . 0 0
过渡金属配合物的合成、晶体结构及电化学性质水孙丹,占华,苏高嵩,于凯,百斌一周(尔滨师范大学 )哈
【摘要】采用常规溶液法, 通过控制溶液的 p合成出2种结构新颖的过渡金 H,属配合物,经元素组成分析和 IP确定其化学式为 H[ C ( O C 32 H 0) 3 2 C{ r O C H ) ( 2}O] [ r 6 H] 4 ( )[ u O C H ) H 0) ( )用 x一射线单晶衍射 CMo0 6 2 H O 1和 c ( O C, ( ]. 2,测定其晶体结构表明,化合物 1为三斜晶系, P一1空间群,化合物是由一个 A dr该 n e.
sn CMoO4] o[r 62 H6结构和[ C ( O C )( 2}O]{ r O C H32 H O) 3通过氢键形成 l结构.合 D化物 2为单斜晶系,2 c间群, c/空配合物之间通过氢键形成 2结构.用 I D利 R光谱、 V u光谱、 G曲线对所合成的配合物进行了结构表征, T化合物 1具有很好的电化学和电催化性质 .
关键词:多金属氧酸盐;水溶液合成; n esn结构;渡金属 A dro过
电催化性质
0引言 多金属氧酸盐在催化化学、药物化学、析化分
1实验部分 1 1试剂与仪器 .
学等许多领域均表现出优异的性质,引起人们的广泛兴趣¨ . 过渡金属配合物修饰的多金属氧酸盐的合成、构和性质研究已有许多报道,文结但献中基于 K gi构、 a sn结构、 P M6和 eg n结 D wo{}{ (=Mo W)化合物的报道居多,溶 PM} M,型在
红外光谱由美国 P E公司生产的 13 7 0一F I -R F型红外分光光度计,用 K r S采 B ( P级 )片,压在 4 0 4 0c 波数范围内进行扫描测定 .素 0 0~ 0 m元
分析采用美国 P E公司生产的 Eme 40分析仪 l r 0 2和英国 TA公司生产的 P E S型 IP等离子体 J OM C发射光谱 ( ema idcvl culd pam Le n n
ute ope ls a i y(C )set m t )热重分析采用美国 P IP pcr e r, o e E公司生产的 T A一7 D A一10 G,T 7 0型热分析仪,温速升率为 1 C mi. 0 ̄/ n 实验所用试剂均为分析纯 .12化合物的合成 .
液中合成含 A dr n型多阴离子的化合物报道 n es o却较少,年的研究发现, n esn型多阴离子也近 A dr o具有许多优异性能 .铬离子与含氧酸形成而
[ rO( O X) H 0)] X=H, H, 5配 C3 O C ( 3 ( C 3C H )合物,与 K g i、 a sn多金属氧酸盐配位只再 eg D w o n有三篇论文报道 _ J但未见含有 A d r n结 1, n es o
构的该类配合物,者以简单无机盐和醋酸为原笔料,过调节溶液的 p成功合成出两种新化合通 H,物,集了晶体结构数据, I收用 R光谱、 V光谱、 u T曲线对其进行了结构表征, G还研究了电化学和收稿日期:0 0—1 5 21 2—2
12 1化合物 1的合成 ..将 9gN 2 o 4 H O加人到 8 2 aM O 2 2 O mL H O
和 3 L C O H的混合溶液中,后加入 5m H C O然 86gCC3 H 0,拌 5 n滴加 1m l . r1 6 2搅 mi, o L
¥国家自然科学基金资助( 07 0 6 2 9 13 ) 26 12, 0 70 2通讯联系人
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哈尔滨师范大学自然科学学报
H I p C, H约等于 2溶液加热回流 4 i,得使, 5mn将到的绿色溶液冷却至室温,滤,置 5d后,过放 析出绿色晶体,滤,涤,过洗空气中风干 .经元素分析和 IP测试,定其化学式为:{ r O C H ) C确 H[ C ( O C,
分子质量为 65 8:元素分析 (位为质量分 0 .9,单数%,括号内为计算值 ) H .6 4 O ) C 4 1: 4 0 ( . 3,2 . 8(4 O ) C 3 . 2 3 .8 . 2 . 1, u 2 0 ( 19 ) 1 3晶体结构数据收集 .
(: ),][ r oO H] 4 , H O}O CM 6 6 2 H O相对分子质选取: .0m n× .4 m× .6 m 1和 0 4 r 0 2 m 0 1 m( )量为 2 1 .5,素分析 ( 522元
单位为质量分数%,括号 0 2 m× .4 m 0 2 m( )晶, A E . 8m 0 2 m X . 2m 2单用 PX C射在 9内为计算值)H44(. ) C1.1( . ) C 9Ⅱ型 C D面探 x一线衍射仪, 2 3K下测定: . 44, 1 1 9, r . 5 2 0 09 19(. ) Mo 1 9 ( 1 9 ) 19, 2 .8 2 .4 . 8
晶体晶胞参数并收集衍射点,用石墨单色器,使MoK t射源,别在 2 5 e辐分 . 4≤2≤2 . 9 ( ) 0 8 2。 1和 2 9≤2≤2 . 0 ( )围内,∞一2 .4臼 8 3。 2范以 0扫描方
12 2化合物 2的合成 ..
将 9g aMo 4 H O加入到 8 LH O和 2 O 2 2 N 0m 23 L C O H的混合溶液中, 5m H C O然后加入 8 6 g . C C2 H O,拌 5 m n滴加 1m l L~ H I u1 2 2搅 i, o C, 使 p H约等于 3,得溶液回流 4 n将得到的所 5mi,
式,合物 1收集 194个衍射点,中 126化共 96其 09个独立衍射点;化合物 2共收集 133个衍射点, 68 其中 5 8独立衍射点.用 S E X一9[驯 17个使 H L 71
蓝色溶液冷却至室温, 5d后,出蓝色晶体,析过滤,洗涤,空气中风干 .元素分析和 IP测试,经 C确
程序,通过直接法、全矩阵最小二乘法解析和修正晶体结构 .化合物 1和 2的主要晶胞参数见表 1 .
定其化学式为: c ( O C,: H O]相对[ u O C H ) (: )表 1化合物 1 2的晶胞参数和
”l R=∑ lFII cI∑ l0; R=∑[(— )/ w 以 0— / w2 I l FI t ∑E(] ‘ I 3 )
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2结果与讨论 2 1晶体结构描述 .
2 1 1化合物 1的结构描述 ..
化合物 1由[ r% H -[C( o c )是 CM 66、{ro c ̄: (: )3和 H 0组成. H 0}0] 2多阴离子[ ro04 66 CM 62 - H具有经典的 A d r nB型结构, n es o中心杂原子以八
面体配位,每个配位的氧原子与氢成键,与共边并 1所示 .[ r : 多阴
离子中,在 CMo0] H铬离子分
图 3化合物 1的 1结构图 D
互连的 6个 Mo 面体形成一个平面结构, O八如图 2 12化合物 2的结构描述 ..化合物 2是 C¨和 C O形成的配合物, u H C O一别与 2个 0(, 3, 4)子构相连, 2) 0( ) 0(原其每个铜离子均采取八面体配位,图 4所示 .该如在
2个铜离子与 4个 C,O的氧原子 H C O一 C一0 r键长在 1 9 1 3 . 7 ( )一1 9 9 3 l之间; . 7 ( )I m整化合物中,个阴离子结构中氧原子分为 3类:。表只与成键,与铜之问存在金属键,个铜离子还与 0代铜每
其 u( ) C ( ) 1个钼原子相连的端氧, M其 o一0键长在 17 3 1个 H 0分子配位,中 C 1、 u 3原子与 .0 3, 2,0( ) 6,0( )子构成平面结构, 7原 ( )~190 3 r 3 .9 ( )i间;表与 2个钼原子相 0( ) O( ) m之 0代连的二重桥氧, M其 o一0键长在 1 6 2 3 C ( )一C ( ) . 8 ( )~ u1 u 3键长为 2 6 6 ( ) m, u一 0键 . 13 8 n C .4 ( )~2 13 4) m之间;2个 C ( ) .6 ( n u 2 174 3 n之间;表同时与中心铬原子和 2长在 1 9 0 5 .1 ( )m O代 1) 1) 个钼原子相连的三重桥氧, Mo一0键长在原子与 2个 0( 3,0( 4原子构成平面结构,其u2 u2键 . 14 1 ) m, u 166 3 . 8 ( )一1 6 8 3 r之间, .9 ( )m i所有的键长、角 C ( )一C ( )长为 2 6 6 ( 6 n C~ O键都在正常的变化内卜引,分键角键长数据见表键长在 1 9 6 4 部 . 4 ( )一2 1 8 4) i之间.离子与 .5 ( n l T铜
u一0的键角分别为: O—C ( ) u1一 2与 3在阳离子[ C ( O C, H 0),中,氧原子的 O—C .{ r O C H )( }O] 0:7 4 ( 8。 18 7(。 0一C 3)一O: 8 . 1 1 )一 6 . 2), u( C ( ) C ( ) C ( )与 0( )连, C一0键 r2, r 3, r4均 6相其 r长在 182 3 .9 ( )一20 1 3 n之间, .5 ( )m同时每个铬原 8 .2 1 ) 2 6 ( 3。~ 14 9
1。 0一C 2)一O: 7 . 8( 2), u(7 3 ( 9。一18 7 ( 8。0一C ( )一 C ( ) 6 .9 1 ); u2 u2:子与 2个 C O一 H C O的两个氧原子配位,再与1个 8 .7 1 ) H 0的氧原子配位,成八面体结构,图 2所 8.l1)一 7.o 1).,形如 27(5。 135 (2。其键角、键长见表 23、. 示. 八面体化合物通过氢键形成二聚体,同的相如 相邻的多阴离子之间通过[{ r 0 C H,二聚体之间通过氢键形成二维平面结构,图 5 c( 0 C ) ( }0] H 0),以氢键交替连接形成一维链状结构,所示 .
偷萋 .
_
}
如图 3所示 .
磅粤1 - P ̄ a ' 1:图 4化合物 2的球棍结构图
图 2化合物 1的多面体图
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l4 0
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O(3 1 )一Mo 1 ( )一o( 4) 0(2) l 1#—Mo 1 ( )一o( ) 4
9 .2 1 ) 16 (47 .5 1 ) 12 ( 1
0(4 1 )一c ( )一C ( ) l u2 u 2# 0( 3 1 )一C ( )一C ( ) 1 u2 u 2#
8 .11) 2 7 (5 8 .2 1 ) 5 9 ( 4
0(2) 1一M ( )一o( ) 1# o1 20( 1 1 )一Mo 1 ( )一0 1 )} ( 2} l 0( 1 1 )一Mo 1 ( )一0 8 () 0( 1 1 )一Mo 1 ( )一0( ) 4 08 ( )一Mo 1 ( )一0(2撑 1) l O( )一 ( )一O( ) 8 Mo 1 4 o( )一M ( )一0( ) 4 o1 2 0(6 1 )一Mo 2 ( )一O( ) 9 0(6 1 )一Mo 2 ( )一0( ) 8 o( 9)一Mo2) (一0( ) 8 0( )一Mo2) ( ) 9 (一0 30( )一Mo2)一0( ) 8 ( 7
8 .5 1 ) 2 1 ( 1 9 .5 1 ) 54 (5119 (5) 0 .6 1
0( 2 C ( )一C ( ) 1 1 )一 u 2 u 2# 0( 1 1 )一C ( )一C ( ) 1 u2 u 2#0( 0 1 )一C ( )一C ( ) u1 u 3 0( )一C ( )一C ( ) 9 u3 u 1
13 5 (2 7 .0 1 )8 .6 1 27 4 8 . l 6 oo 3 8 . 3 1 6 2 3 8 . 2 l 2 6 3 8 7 1 2. 5 48 0 1 6. 3 4
197 (4) 5.11 194
( 2 4 .5 1 )'
08 ( )一C ( )一C ( ) u3 u 107 ( )一C ( )一C ( ) u3 u 1 o( )一C ( )一C ( ) 6 u1 u 3 0( )一C ( )一c ( ) 5 u1 u 3 0( )一C ( )一C ( ) 4 u1 u 3 O( )一C ( )一C ( 3 u1 u 3) 0( )一C ( 2 u 3)一c ( ) u 10( )一C ( )一C ( ) 1 u3 u 1
8 .6 1 ) 4 5 ( 17 .5 9 O4 ()
16 7 (8 0 .9 I )9 .11) 6 4 (50 O 2. 85 0l 9. 5 7 O. 0
15 3 (4 7 .0 1 ) 8.11 2 7 (4) 8 .4 1 2 7 (4) 8.1 1) 6 O ( 414 9 ( 2 7 .8 1 )
08 ( )一No 2 ( )一0( ) 3 0( )一Mo 2 7 ( )一0( ) 3 o7 ( )一Mo 2 ( )一o( ) 2
8 5{ 3. 37 8{ 1. 1 8 1 4. 3●
0( 5 1 )一C ( )一 1 ) u 2 0( 2 0 1 )一C ( )一0 1 ) (5 u2 ( 1 0 1 )一C ( )一0 1 ) (4 u2 ( 5
9 .9(8 86 1)18 7 (8 6.9 1)91 0 .9
o( )一Mo 2 3 ( )一0( ) 20( )一C ( )一0( )f 4 r1 4} 1 o( ) 1 r 1 3#一C ( )一o( ) 1 4撑 0( )一C ( )一0( ) 1 3 r1 4# 0( ) 1一C ( )一0 4 3# r1 () 02# ( ) 1一C ( )一O 4# r1 ( )1 0( )一C ( )一o( ) 1 2 r1 4# o( )一C ( )一0( ) 2 r1 4 o( )一o ( )一0(} 2 r1 2)f 1 0( )一 r 1 3 C ( )一O( ) 1 3# 0( )}一C ( )一0( ) 1 3} 1 r1 2#0( )一C ( )一0( ) 1 3 r1 2#
0 1 )一C ( )一0(2 (4 u2 1)0(4 1 )一c ( )一0( 1 u2 1)
9 8 2. 4 8 2 9. 28 3 7. 7
1 O. 8 0
9 .1 1 ) 6 3 ( 1 8 .9 1 ) 3 6 ( 1 8 .9 1 ) 36 ( 1 8 .6 1 ) 4 o ( 19 .3 1 ) 59 ( 1 8 .6 1 ) 4 o ( 1 10 O ( 5 8 .0 1 )
0(3 1 )一C ( )一0(5 u2 1)0(3 1 )一C ( )一0(4 u2 1)
18 6 2 6 .( )9 .5 1 ) 8 5 ( 9
0(3 1 )一c ( )一0( 2 u2 1)
0( 3 c ( )一0( 1 1 )一 u 2 1) 0( )一Mo 3 3 ( )一O( ) 1 4#O( 1 1 )一c ( )一 1 ) u 2 0( 2 0 1 )一C ( )一0( ) (0 u1 5 0( )一C ( )一0 9 u30( )一C ( )一0 9 u3
9 .2 1 ) O 1 ( 9 6 .9 9 96 ( )9 .8 1 ) 2 4 ( 8
9 .5 1 ) 7 5 (918 7 ( 8 6 .2 1 ) 9 .l1) 7 7 (8 9 .2 1 ) 3 5 ( 8 9 .6 1 ) 1o ( 9 8.1 1) 7 4 ( 8
19 98 1 7 .9 ( )8 .O 1 ) 3 2 ( 1 9 .O 1 ) 6 8 ( 1 12 1 (5 0 .6 1 )8 8 2. 2
08 ( )一c ( )一0 u3 0( )一C ( )一0 7 u30( )一C ( )一0(0) 6 u1 1
0(5 1 )一M ( )一0( ) o3 7 0(2)一Mo3) ( ) 1 (一0 30( 0 1 )一Mo 3 ( )一0( ) 7
9. 8 Ol7 .5 16
o( 4)一C ( )一0( 0 u1 1) o( 4)一C ( )一O( ) u1 5 O( ) u 1 3一C ( )一0( 0 1)
185 ( 9 6 .9 1 ) 9 .2 1 ) 3 8 ( 9 9 .2 1 ) 0 9 ( 8
o( )一to 3 7 ̄ ( )一O 3 l () to 3 d ( )一O( 2 1 )一Mo 1群 ( )l
7 51 .8 1 .0 7 9 .2
Mo 3 ( )一o( )一M ( ) 7 o2 No 1 ( )一o( )一Mo2 8 () M ( )一O( )一Mo 3# oI 4 ( )10 2 )一C ( )一0(3 (8 r4 2) O(6 2 )一C ( )一0( 8 r4 2)Of 4一Cr 4、一0f 3 2 f 21
O( )一C ( )一o( ) 3 u1 5 o( )一C ( )一o 4 3 u1 () o( )一c ( )一o 9 2 u3 ()o( )一C ( )一0 8 2 u3 () 0( )一C ( )一0( ) 2 u3 70f 21一CI 31—0f】 r】
9。( ) 4 1 2 8 .4 1 ) 9 3 ( 98 .4(9 72 1)9.l 1) 0 3 ( 8 18 7 2 6 ̄ ( ) .9 .6 1 ) 7 2 (9
9 .3 1 ) 5 1 ( O 8 .3 1 ) 3 7 ( 619 2 (6 6 .6 1 )8 5 fl 4. l 4)
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第 4期
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表 3化合物 1 2的主要键长和
r i m
8毫
是
磊口
暑
图 6化合物 1红外光谱的
3曼 I u uⅢs暑
●o 3 oo曲
刹啪
:啪
捌 O褂
’∞ 5
'∞ 5o O o
W a e u e/l’ v n mb rcni
图 7化合物 2的红外光谱
的乙酸根离子,重量为 1 . 6,失 5 8%同时伴随着晶
体的破坏分解,失重为 3 . 3,理论值总 0 9%与3 .9 0 8%一致 .
化合物 2的 T分析如图 9所示,图可以 G从看出,该化合物存在两步失重, 2 0℃以前为脱在 0结晶水的过程,失重量为 8 9%,在 2 0 q .0但 0 C以2 2化合物的红外光谱 .
后醋酸铜发生分解,体被破坏,重量为晶失 4 .6, 7 2%总失重量为 5 .6,分子组成相近, 6 1%与
化合物 1的红外光谱如图 6所示,由图可见,
化合物在 14、5、 2 059 8 8 3和 55e 出现了 4个 1 m强的特征伸缩振动峰,别归属为。 Mo一分 ( 0 ) ( o一0 ), M 和 ( r一 0 ) C 的伸缩振动,表明化合物阴离子具有 A d r n结构 n es o .在 17 m和 1 1 m出现两个强吸收峰,属 5 8e 4 2c 归为乙酸的特征吸收峰, 3 2 m和 10 m在 4 8c 5 5e
并与参考文献[7 2] 2— 9研究一致.
处分别出现的一个宽峰和一个强吸收带,归为水
分子的特征振动,说明合成了目标化合物.化合物 2的红外光谱如图 7所示,由图可见,17 m和 10 m是典型的配位羧酸的特征 50e 4 6e口 m m m 7 WⅫ
T mp r t r/ e e au e ̄ C
吸收峰,明羧酸是以双齿与 c (Ⅱ)证 u配位成键 .在 3 9 m附近有一强而宽的吸收峰,是 44 e 它 O和结晶水的特征吸收峰. H一2 3化合物的热重 .
图 8化合物 1的热重曲线
2 4化合物的紫外光谱 .从图 1 O中可以看出, 2 0 R I右产生一在 5 I左 T
条吸收带, 0一 M荷移跃迁,是由于 A dr为 这 ne— sn结构杂多化合物有两个顺式端基氧,离较 o距
化合物 1的 T G分析如图 8所示,图可以从
看出, 5 4 0℃范围内存在三步失重,两步在 0~ 0
前失重温度较低,失去的是吸附水和结晶水,重量失
近,孤对电子相互排斥,致使 p一曲电子跃迁吸竹收能量增加,导致谱带蓝移.
为 1.7,一步失重温度较高,去的是配位 50%后失
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21 0 0纪
化无明显移动 .0 L日 I∞《 0 1 (1 D . 0∞u_ o 0∞ 1 o
《
T mp r t r/ e e au e ̄ C
图 1 1 P 2一C E在 1m lLH S 4中不同扫速循环 o 2O/图 9化合物 2的热重曲线伏安图 (内到外: 0 5。 0 10 4从 2。 0 8, 1。10和 10mV 7 ) S
3结论 在溶液条件下,成功合成出组成为
W e e e g fmn v ln h
H{rO C H )( )3¨一[ r o 2 6 [ C( O C 32H0}] O CM 6 4]. OH 2 H 0和[ u O C H )( ].种化合物, 4 C ( O C 3: H 0):两 5 化合物 1过氢键形成 1通 D链状结构,化合物 2通过氢键形成 2 D平面结构,同时化合物 1还具有1J 1J 1J
图 1化合物 1的紫外光谱 0
很好的电化学性质,为无机一有机杂化材料的合成积累了经验 .参考文献
P E M MUL ER OP T, L A. C e sr fp l o o tl ts, cu l h mit o oy x meaa e a t a y
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d o co o s tl r a i r a w r n
图 1化合物 2的紫外光谱 1
ploo—m tae J o x y ea t l s【].JA C e o .20 1 1:8 3 m h m Se,09,3 18—
18 . 8 8
从图 1 1中可以看出,低能区 9 0n在 8 m左右
尹荣,关晓辉,孙永玲,等.K gi构钒取代硅钨酸/聚 egn结
产生一条吸收谱带,归属为铜离子的 d d峰 .— 25化合物 1的电化学性质 .由于化合物 1不溶于水和大部分有机溶剂,为了研究其电化学性质,糊电极 ( P成为很碳 C E)好的选择 .一 C E在 1m lL H S溶液中, 1 P o 2O/电
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势范围从+ 0 80一一 0 V的循环伏安曲线存在 40m四对靴还原峰 (如图 l)其半波电位 E= (。 2,, E。 十E。/。) 2分另为+48 3 6+11和2 V, 0 5、+ 3、 7 1m 每个氧化还原峰归属为 M o的一电子转移过程 J此外, 2 20mV 的扫速范围内峰 .在 0— 0 s
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过渡金属配合物的合成、晶体结构及电化学性质
第 4期
过渡金属配合物的合成、晶体结构及电化学性质
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S n he i,Cr s a t u t r n e t o h m ia o e te y t ss y t lS r c u e a d El c r c e c lPr p r i s 0 h a sto e a m p e e ft e Tr n ii n M t lCo lx sS n D n S h n u,Ga o g u a,uZ ah a o S n,Yu Ka,Z o a bn i h u B i i( abnN r a nvrt) H ri o lU i sy m ei
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c aat i t n,C mpu d( )wt odeet c e cl aa s rpre n ea h rc r a o s o on 1 i go l r hmi t yi po et s dm t . ezi h co ac l s i a 1Ke ywo d r s:Poy x me alt lo o tlae;Aq e uss n h ss u o y t e i;An e s n sr cu e;Tr n i o t l d r o tu tr a st n mea i
(责任编辑:季春阳 )
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