噻吩二羧酸和螯合型氮基配体共筑的光电功能铜（Ⅱ）配合物

doi:10.12422/j.issn.1006-396X.2025.04.002

摘要/Abstract

摘要：

在溶剂热条件下，以Cu（CF₃COO）₂·xH₂O为可溶性铜盐、噻吩?2,5?二羧酸（H₂tdc）为线性配体，分别与1,10?菲罗啉（phen）和2,2′?联吡啶（bipy）反应，合成了一维链状化合物[Cu（tdc）（phen）] _n （1）和[Cu（tdc）（bipy）] _n ·DMF（2）；通过单晶X?射线衍射技术（SC?XRD）对化合物的结构进行了表征；通过多晶X?射线衍射和傅里叶红外光谱对化合物进行了组成分析；通过光电流响应测试和溶液稳定性测试对化合物的性能进行了研究。结果表明，化合物1和2的不对称结构单元极其相似，都含有相同的[Cu（tdc）]结构单元；化合物1和2都具有光化学稳定性；在不同的表面修饰配体phen和bipy的作用下，化合物1和2表现出不同的光电流响应值。

关键词: 配位化合物, 噻吩?2,5?二羧酸, 2,2′?联吡啶, 1,10?菲罗啉, 光电流响应特性

Abstract:

Under solvothermal conditions,Cu（CF₃COO）₂·xH₂O was used as a soluble copper salt, and thiophene?2,5?dicarboxylic acid （H₂tdc） as a linear ligand, which reacted with 1,10?phenanthroline （phen） and 2,2′?bipyridine （bipy） respectively,to synthesize two one?dimensional chain compounds:[Cu（tdc）（phen）] _n （1） and [Cu（tdc）（bipy）] _n ·DMF （2）.The structures of the synthesized compounds were characterized by single?crystal X?ray diffraction（SC?XRD）.The compositions of the compounds were analyzed by polycrystalline X?ray diffraction and Fourier infrared spectroscopy.The performances of the compounds were studied through photocurrent response tests and solution stability tests.The results show that the asymmetric structural unit of compound 1 is extremely similar to that of compound 2,with both containing the same [Cu(tdc)] structural unit. Both compounds exhibit photochemical stability,but they show different photocurrent response values,which is attributed to the different surface?modifying ligands (phen and bipy) in the two compounds.

Key words: Coordination compound, Thiophene?2,5?dicarboxylic acid, 2,2′?Bipyridine, 1,10?Phenanthroline, Photocurrent response characteristic

中图分类号:

TQ050.4

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图/表 9

表1 化合物1和2的晶体学参数

Table 1 Crystallographic data of compounds 1 and 2

参数	化合物1	化合物2	参数	化合物1	化合物2
分子式	C₁₈HCuFN₂O₄S	C₁₉H₁₆CuN₃O₅S	温度/K	273	273
相对分子质量	403.80	461.65	Z	8	8
晶系	单斜	正交	密度/（g·cm^-3）	1.712	1.587
空间群	C2/c	P bca	μ/mm^-1	1.550	1.275
a/Å	18.645 8（10）	15.704 0（6）	F（000）	1 592	1 888
b/Å	11.379 5（5）	11.178 0（4）	总衍射点数	7 007	32 359
c/Å	15.645 2（9）	22.029 0（8）	R_int	0.042 5	0.075 7
Α/（°）	90	90	GOF	1.078	1.026
Β/（°）	109	90	^aR₁（可观测衍射点）	0.048 8	0.044 9
Γ/（°）	90	90	^bwR₂（总衍射点）	0.135 9	0.121 3
体积/nm³	3 133.4（3）	3 867.0（2）

图1 化合物1的30%椭球图表示的结构、一维结构及二维层状结构

Fig.1 Structure of 1 represented by the 30% ellipsoid,one?dimensional structure, two?dimensional layer structure

表2 化合物1和2的键长

Table 2 Bond lengths data of compounds 1 and 2

配位键	键长/Å
配位键	化合物1	化合物2
Cu1-O1	1.920（3）	1.945（3）
Cu1-O3#1	1.964（3）	1.974（3）
Cu1-N1	2.002（4）	1.987（3）
Cu1-N2	2.008（4）	2.008（3）

表3 化合物1和2的键角

Table 3 Bond angles data of compounds 1 and 2

配位键	键角/（°）
配位键	化合物1	化合物2
O1-Cu1-O3#1	91.24（15）	94.06（12）
O1-Cu1-N1	174.28（16）	162.72（12）
O1-Cu1-N2	92.26（16）	93.10（13）
O3#1-Cu1-N1	94.23（14）	95.35（12）
O3#1-Cu1-N2	171.35（15）	166.35（12）
N1-Cu1-N2	82.10（15）	80.84（13）

图2 化合物2的30%椭球图表示的结构、一维结构及二维层状结构注：天蓝色为Cu，黄色为S，蓝色为N，红色为O，灰色为C（对称代码：#1 x+1/2,y,-z+3/2）

Fig.2 Structure of 2 represented by the 30% ellipsoid, one?dimensional structure, two?dimensional layer structure

图3 化合物1和2的实验和模拟PXRD谱图

Fig.3 Experimental and simulated PXRD spectra of compounds 1 and 2

图4 化合物1和2的红外光谱图

Fig.4 FT?IR spectra of compounds 1 and 2

图5 化合物1、2和空白FTO玻璃的电流?时间曲线

Fig.5 Current?time curves of compounds 1, 2 and blank FTO glass

图6 化合物1和2溶液的紫外?可见吸收光谱

Fig.6 UV?Vis absorption spectra of solutions of compounds 1 and 2

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