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《北京化工大学》 2003年
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新型无机化合物[A_aM_bL_c(X_nQ_m)_d]晶体的合成、结构与性能研究

李增和  
【摘要】:很多无机金属氧化物和硫族化合物被广泛应用于光电子材料、分离和催化等过程,但由于这些材料由无机元素组成,其结构难以进行改造和修饰,以满足性能要求。而有机化合物则具有优良的分子剪裁与修饰的性能,将无机和有机化合物两者结合起来,构筑结构可塑、稳定的新型无机有机杂化材料具有诱人的应用前景。无机有机杂化材料的研究就是根据分子设计和分子工程学原理,将无机和有机组分进行复合、组装获得无机有机杂化化合物材料。目前,该领域的研究已经成为新材料科学的一个热点,并在多孔材料及其吸附催化、光电子材料、磁性材料等方面取得突出研究成果。本论文利用有机分子或基团和金属氧化物或卤化物组装成为新的无机有机杂化化合物,研究它们组装的规律、晶体结构、及其物理化学性能,探索结构与性能之间的规律。 无机有机杂化化合物的制备一般采用固相合成和溶剂热合成的方法。固相合成法多用中低温法,由于中低温反应条件温和,而且能够合成具有独特结构和性能的介稳相。反应性熔盐法是一种新发展起来的中低温固相合成方法。反应性熔盐为碱金属聚硫族化合物,既是反应物,又是反应介质,为合成动力学控制的介稳相开辟了一条可行之路。溶剂热法由于方法简单,易于实现,且溶剂的环保性能一直受 WP=5 到青睐。采用这两种方法合成的晶体多为热力学介稳相,具有低维结构,是一个新型的多孔材料。 本论文合成的六个新的无机有机杂化化合物,化学式为: [ Aa Mb Lc (XnQm)d ] 式中A为碱金属离子,M为过渡金属离子,L为多齿有机配体, XnQm为无机酸根离子,Q=O,S,Se。 当有机配体L没有进入晶体骨架中,c=0,为[ Aa Mb (XnQm)d ](Q= Se),称为四元金属硒化物;当碱金属A没有进入晶体(a=0),有机配体进入晶体骨架中,为[Mb Lc (XnQm)d ],Q为O,称为无机有机杂化化合物。 采用反应性熔盐法合成四元金属硒化物K2Ag2Sn2Se6,并用X射线衍射法测定其单晶结构。该晶体属于四方晶系,空间群为P4/mcc,晶胞参数a = 0.8173(1) nm,b = 0.8173(1) nm,c = 2.0278(4) nm, V = 0.13545(4) nm3。晶体是由 [Ag2Sn2Se6]2-链和K+离子堆积而成的。 采用醇热法合成无机有机杂化化合物[Fe2O(OH)(C5H4NCOO)SO4]。该晶体属于单斜晶系,空间群为P21,晶胞参数a = 0.73850(15) nm,b =0.65100(13) nm,c = 1.0546(2) nm,α= 90.00°,β= 90.36(3)°, γ = 90.00°。[Fe2O(OH)(C5H4NCOO)SO4]晶体具有三维共价骨架,由无机阳离子层[Fe 2O(OH)SO4]+ 和有机阴离子(C5H4NCOO)-通过配位键桥联而成,实验表明,该晶体在240℃以下是稳定的。 采用水热法合成了新的无机有机杂化化合物[Co(μ2-bpy)V2O6],[(C12H12N2)Co(V2O6] 和[(C4H4N2)Ni2(H2O)2(V4O12]。三种晶体均属于三斜晶 WP=6 系,空间群均为 ,[Co(μ2-bpy)V2O6]晶体的晶胞参数a = 0.81599(7) nm,b = 0.85826(7) nm,c = 1.02031(8) nm,α= 87.111(2)°,β= 75.305(2)°, γ = 74.784(2)°。[(C12H12N2)Co(V2O6] 晶体的晶胞参数a = 0.83190(17) nm,b = 0.84764(17) nm,c = 1.1183(2) nm,α= 95.48(3)°,β= 92.03(3)°, γ =107.24(3)°。[(C4H4N2)Ni2(H2O)2(V4O12]晶体的晶胞参数a = 0.73860(15) nm,b = 0.74600(15) nm,c =0.76600(15) nm,α= 66.04(3)°,β= 76.59(3)°, γ =86.74(3)°。能隙值分别为2.10ev,2.10ev,2.56ev,均为半导体。分别能够在420 ℃、210℃和350 ℃以下稳定存在。 同时,对反应性熔盐法和溶剂热法的反应过程和影响因素进行了探讨。总结了中心金属离子和配体的配位特性,以及反应物配比、溶剂、温度等条件对反应结果的影响。 在读期间针对本研究课题完成学术论文4篇,发表了三篇。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:O614

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【参考文献】
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