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| 配位聚合物 |
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配位聚合物是一種無機或有機金屬 的聚合物含有由聯金屬陽離子中心結構的配體。更正式地講，配位聚合物是具有在1、2或3維上延伸的重複配位實體的配位化合物。
它也可以描述為重複單元為配位絡合物的聚合物。配位聚合物包含的子類配位網絡是通過一維重複的配位實體延伸的配位化合物，但在兩個或多個單獨的鏈，環或螺環之間具有交聯，或通過重複的配位實體延伸的配位化合物2或3維。這些的一個子類是金屬有機骨架或MOF，它們是與含有潛在空隙的有機配體的配位網絡。
配位聚合物涉及許多領域，例如有機和無機化學、生物化學、材料科學、電化學和藥理學，具有許多潛在應用。在過去的幾十年中，這種跨學科的性質導致了廣泛的研究。
配位聚合物可以根據其結構和組成以多種不同方式進行分類。一種重要的分類稱為維數。可以將結構確定為一維、二維或三維，這取決於數組在其中延伸的空間方向的數量。一維結構沿直線（沿x軸）延伸；二維結構在平面上延伸（兩個方向，x和y軸）；三維結構在所有三個方向（x、y和z軸）上延伸。
合成與傳播
用於生產配位聚合物的合成方法通常與用於生長任何晶體的方法相同。這些通常包括溶劑分層（緩慢擴散），緩慢蒸發和緩慢冷卻。（因為表徵配位聚合物的主要方法是X射線晶體學，因此，生長出足夠大小和質量的晶體非常重要。）
分子間力和鍵； 除了金屬與配體之間形成的配位鍵外，決定金屬-配體絡合物的作用力還包括范德華力，pi-pi相互作用，氫鍵以及通過極化鍵穩定的pi鍵。與共價鍵相比，這些分子間力趨於弱，具有長的平衡距離（鍵長）。例如，苯環之間的pi-pi相互作用的能量大約為5-10 kJ / mol，並且在環的平行面之間的最佳間距為3.4-3.8 埃。
協調； 配位聚合物的晶體結構和尺寸由連接基的功能和金屬中心的配位幾何確定。尺寸通常是由金屬中心決定的，金屬中心可以與連接子上多達16個功能性位點鍵合。但是，情況並非總是如此，因為當連接器鍵合到比金屬中心鍵連接的金屬中心更多的金屬中心時，尺寸可以由連接器驅動。配位聚合物的最高已知配位數為14，儘管配位數通常在2到10之間。
其他因素
反離子； 除了金屬和配體的選擇外，還有許多其他因素會影響配位聚合物的結構。例如，大多數金屬中心是帶正電的離子，以鹽的形式存在。鹽中的抗衡離子會影響整體結構。例如，銀鹽（例如AgNO 3、AgBF 4、AgClO 4、AgPF 6、AgAsF 6和AgSbF 6）都用相同的配體結晶，其結構根據金屬的配位環境以及尺寸而變化。整個配位聚合物。
結晶環境； 另外，結晶環境的變化也可以改變結構。pH值的變化，曝光量或溫度的變化都可以改變最終的結構。根據結晶環境的變化對結構的影響將根據具體情況確定。
客體分子； 配位聚合物的結構通常併入孔隙或通道形式的空白空間。該空的空間在熱力學上是不利的。為了穩定結構並防止塌陷，孔或通道經常被客體分子占據。來賓分子不與周圍的晶格形成鍵，而是有時通過分子間作用力相互作用，例如氫鍵或pi堆積。通常，來賓分子將是配位聚合物在其中結晶的溶劑，但實際上可以是任何東西（存在的其他鹽，大氣中的氣體，例如氧氣、氮氣、二氧化碳客體分子的存在有時會通過支撐孔或通道來影響結構，否則將不存在。
研究趨勢
分子儲存； 儘管還不實用，但是多孔配位聚合物具有與多孔碳和沸石平行的作為分子篩的潛力。孔的大小和形狀可以通過接頭大小以及連接配體的長度和官能團來控制。要修改的孔徑，以實現有效的吸附，非易失性客人被嵌入在多孔配位聚合物的空間來減小孔徑。活性表面客體也可用於促進吸附。例如，直徑為11.8Å的大孔MOF-177可以用C 60摻雜分子（直徑為6.83Å）或具有高度共軛體系的聚合物，以增加H 2吸附的表面積。
柔性多孔配位聚合物潛在地吸引分子存儲，因為它們的孔徑可以通過物理變化來改變。在含有處於正常狀態的氣體分子的聚合物中可以看到這樣的一個例子，但是在壓縮時，該聚合物崩潰並釋放出所儲存的分子。取決於聚合物的結構，該結構可能具有足夠的柔韌性，以致於塌陷孔是可逆的，並且聚合物可以被再利用以再次吸收氣體分子。所述的金屬-有機構架頁有詳細的部分交易用H 2氣體存儲。
發光； 發光配位聚合物通常具有有機發色配體，它們吸收光，然後將激發能傳遞給金屬離子。配位聚合物可能是用途最廣的發光物質，因為它們的發射特性與客體交換結合在一起。發光的超分子體系結構由於其在光電器件中或作為熒光傳感器和探針的潛在應用，最近引起了人們的極大興趣。配位聚合物通常比純有機物類更穩定（耐熱和耐溶劑）。對於在不存在金屬接頭的情況下發熒光的配體（不是由於LMCT），這些材料的強光致發光發射往往比單獨的游離配體高一個數量級。LED）設備。熒光的急劇增加是由於配體與金屬中心配位時剛性和不對稱性的增加而引起的。
導電率； 配位聚合物在其結構中可以具有短的無機和共軛有機橋，這為導電提供了途徑。如圖所示構建的一些一維配位聚合物表現出的電導率在1x10 -6至2x10 -1 S / cm 的範圍內。電導率歸因於金屬d軌道與橋聯配體的pi *能級之間的相互作用。在某些情況下，配位聚合物可能具有半導體行為。當金屬中心對齊時，由含銀聚合物薄片組成的三維結構表現出半導電性，並且當銀原子從平行變為垂直時，導電性降低。
磁性； 配位聚合物表現出多種磁性。反鐵磁性，亞鐵磁性和鐵磁性是由順磁中心的自旋之間的耦合引起的固體內磁自旋的協作現象。為了允許有效的磁性，金屬離子應通過較小的配體橋接，以實現較短的金屬與金屬之間的接觸（例如羰基、氰基和疊氮基橋）。
傳感器功能； 配位聚合物還可以隨着結合到結構中的溶劑分子的變化而顯示顏色變化。這樣的一個例子是[Re 6 S 8（CN）6 ] 4-簇的兩個Co配位聚合物，其中含有與鈷原子配位的水配體。這種最初的橙色溶液通過用四氫呋喃代替水而變成紫色或綠色，加二乙醚時呈藍色。因此，聚合物可以充當溶劑傳感器，在某些溶劑存在下物理地改變顏色。顏色變化歸因於引入的溶劑將水配體置換到鈷原子上，導致其幾何形狀從八面體變為四面體。[1]