Bu tez çalışması, anyonik organik birim olarak tiyofen-2,5-dikarboksilat (tdc)
ligantı ve nötral organik birim olarak 4’ü ilk kez sentezlenen toplam 11 adet
bis(imidazol) türevleri ve bağlantı noktası olarak ise Zn(II) ve Cd(II) iyonları
kullanılarak koordinasyon polimerlerinin sentezi üzerine odaklanmıştır. Komplekslerin
sentezi hidrotermal yöntemle gerçekleştirilmiş, 2 adet iki boyutlu (2D) ve 11 adet üç
boyutlu (3D) gözenekli koordinasyon polimerleri elde edilmiştir. Sentezlenen
komplekslerin ve yeni nötral ligantların yapıları, elementel analiz, IR spektroskopisi,
NMR spektroskopisi ve X-ışınları tek ve toz kristal analiz yöntemleri ile
aydınlatılmıştır. Tüm komplekslerin hidrojen adsorplama performansları Büyük
Kanonik Monte Carlo (GCMC) simülasyon yöntemi ile belirlenmiştir. Ayrıca
komplekslerin termal, fotolüminesans ve topolojik özellikleri de incelenmiştir.
Yapılan çalışmalar sonucunda metal iyonları veya metal kümelerinin tiyofen-
2,5-dikarboksilat ligantı ile bir veya iki boyutlu yapılar meydana getirdiği ve bu
yapıların bis(imidazol) türevleri ile iki veya üç boyutlu koordinasyon polimerlerini
oluşturduğu belirlenmiştir. Komplekslerin kanatlıçark, paralelkenar tipi ikincil yapı
birimlerinden (SBU) oluştuğu ve kare piramit, tetrahedral, beşgen çiftpiramit ve
oktahedral geometrili olduğu belirlenmiştir.
Komplekslerin topolojik analizine göre bazı komplekslerde iki katlı
3D+3D→3D paralel iç içe geçme, rasemik iki katlı (1+1) 3D+3D′→3D iç içe geçme,
dört katlı 3D+3D→3D paralel iç içe geçme, 2D+2D→3D paralel polikatenasyon ve 2D
tabaka yapı olduğu tespit edilmiştir. Fotolüminesans spektroskopisi çalışmalarına göre
komplekslerin emisyon bandlarının, serbest H2tdc ile kıyaslandığında maviye kaydığı
belirlenmiştir. Kuru hava atmosferinde gerçekleştirilen termik analiz çalışmalarında,
yapısında su molekülü içeren komplekslerde ilk basamakta su moleküllerinin yapıdan
uzaklaştığı, ikinci basamakta ise nötral ligantların kısmen veya tamamen bozunduğu
gözlenmiştir. Son ekzotermik basamakta ise kalan organik kısmın tamamen yandığı ve
bozunma ürününün ZnO veya CdO olduğu belirlenmiştir. GCMC simülasyon
yöntemiyle 298 K’de, 30 bar basınçta yapılan çalışmada en yüksek hidrojen adsorplama
miktarının 0,6929 mg/g olduğu bulunmuştur.
This thesis was focused on the synthesis of coordination polymers by using
thiophene-2,5-dicarboxylate as anionic linker and eleven bis(imidazole) derivatives
(four of which was synthesized for the first time) as neutral organic linker and Zn(II)
and Cd(II) ions as node. The syntheses of the complexes were carried out by
hydrothermal method and 2 two dimensional (2D) and 11 three dimensional (3D)
coordination polymers were obtained. The structures of synthesized complexes and new
neutral ligands were characterized by elemental analysis, IR and NMR spectroscopies,
thermal and X-ray single crystal and X-ray powder diffraction analyses. Hydrogen
adsorption performances of the all complexes were determined with Grand Canonical
Monte Carlo (GCMC) molecular simulation method. Moreover, thermal,
photoluminescence and topological properties of the complexes were investigated.
As a result of studies, metal ions and metal clusters with thiophene-2,5-
dicarboxylate ligand generated one and two dimensional structures and these structures
with bis(imidazole) derivatives were extended two or three dimensional structures. It
was determined that paddlewheel and parallelogram type secondary building unit (SBU)
were occurred in the complexes and the geometries of the complexes were square
pyramid, tetrahedral, pentagonal bipyramid and octahedral.
According to topological analysis results of the complexes, complexes exhibited
two fold 3D+3D→3D parallel interpenetration, racemic two fold (1+1) 3D+3D′→3D
parallel interpenetration, four fold 3D+3D→3D parallel interpenetration, 2D+2D→3D
parallel polycatenation and two dimensional layer. According to photoluminescence
results, the emission bands of complexes shifted the blue as compared to those of free
H2tdc. In the thermal analysis studies performed in a dry air atmosphere, in the first
stage, the water molecules removed from the complexes containing water molecule and
in the second stage, neutral ligands were completely or partially decomposed. In last
exothermic stage, remaining organic ligands completely burned. The final
decomposition products of complexes were identified as ZnO and CdO. The study at
pressure of 30 bar and 298 K with GCMC simulation method showed that the amount
the highest hydrogen adsorption was 0.6929 mg/g.
