Bu çalışmada, anyonik ligant olarak yapısında aromatik, alifatik ve karboksilik asit grupları bulunduran fenilendiasetik asit türevleri (o/m/p-H2pda), nötral ligant olarak bis(imidazol) ve bis(piridin) türevi ligandlar kullanılarak, Zn(II) ve Cd(II) iyonları ile hidro(solvo)termal sentez yöntemiyle 17 adet yeni koordinasyon polimeri sentezlenmiştir.
Komplekslerin yapıları elementel analiz, IR spektroskopisi, X-ışınları tek ve toz kristal yöntemleri ile aydınlatılmıştır. Komplekslerin termal ve fotolüminesans özellikleri incelenmiş ve hidrojen adsorplama performansları araştırılmıştır. Ayrıca komplekslerden biri mikrodalga sentez yöntemiyle de sentezlenmiş ve her iki kompleksin yüzey özellikleri taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiştir. Elde edilen komplekslerin saflıklarının belirlenmesi amacıyla X-ışınları toz çalışmaları yapılmış ve elde edilen desenlerin, kristal verilerinden elde edilen X-ışınları desenleri ile uyumlu olduğu gözlenmiştir. X-ışınları tek kristal analiz sonuçlarına göre 13 kompleksin iki boyutlu (2D), üç kompleksin üç boyutlu (3D) ve bir kompleksin ise iki boyutlu tabakaların iç içe geçmesiyle oluşmuş üç boyutlu (2D+2D 3D) olduğu belirlenmiştir. Komplekslerin topolojik özelliklerini belirlemek için TOPOSPro programı kullanılmıştır. Kuru hava atmosferinde gerçekleştirilen termik analiz çalışmalarında, ilk basamakta su moleküllerinin ve takip eden basamaklarda ise sırasıyla nötral ligandların uzaklaştığı ve pda ligandının bozunduğu gözlenmiştir. Son ekzotermik basamakta ise kalan organik kısmın tamamen yandığı ve bozunma ürününün ZnO veya CdO olduğu belirlenmiştir. Fotolüminesans spektroskopisi çalışmalarına göre komplekslerin emisyon bantlarının, serbest H2pda ile kıyaslandığında kırmızıya veya maviye kaydığı belirlenmiştir. Büyük Kanonik Monte Karlo (GCMC) simülasyon yöntemiyle 298 K’de, 100 bar basınçta yapılan çalışmada en yüksek hidrojen adsorplama miktarının 4,43 mg/g olduğu bulunmuştur.
In this study, 17 new coordination polymers have been synthesized by using phenylenediacetic acid derivatives which possess aromatic, aliphatic and carboxylic acid groups as an anionic ligand and bis(imidazol) and bis(pyridine) derivatives as a nötral ligand with Zn(II) and Cd(II) ions via hydro(solvo)thermal synthesis.
The structures of complexes were characterized by elemental analysis, IR and X-ray single crystal and X-ray powder diffraction analyses. The thermal and photoluminescence properties of the complexes were examined and hydrogen absorption performances were investigated. In addition, one of the complexes was synthesized by microwave synthesis method, and surface characteristics of both complexes were analyzed by a scanning electron microscope. X-ray powder diffraction was used to identify the purity of the complexes obtained, and the patterns were found to be compatible with the X-ray powder patterns of the crystal data. According to the results of X-ray single-crystal analysis, 13 complexes were found to be two-dimensional (2D), three of the complexes were three-dimensional (3D), and one of the complexes was found to be 3D which was formed with two 2D interpenetrated layers. TOPOSPro program was used to determine the topological properties of complexes. In thermal analysis performed in a dry air atmosphere, it was observed that at the first stage the water molecules removed and at the following stages neutral ligands removed and PDA ligand decomposed respectively. In the last exothermic stage, it was determined that remaining organic ligands completely burned and the final decomposition products of complexes were identified as ZnO and CdO. Photoluminescence spectroscopy studies showed that the emission bands of complexes shifted to red or blue when compared to those of free H2pda. It was found that the highest amount of hydrogen adsorption was 4.43 mg/g in the study carried out at the pressure of 100 bar and 298 K with Grand Canonical Monte Carlo (GCMC) simulation method.
