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多金属氧酸盐有机—无机杂化化合物的合成与结构表征

刘洪胜  
【摘要】:多金属氧酸盐-有机杂化材料作为一类新型复合材料在催化、导电、磁性、光致变色、非线性光学材料及生物制药等领域具有潜在的应用前景。无机-有机杂化化合物材料的制备是现代化学分子设计的重要内容。这类材料的开发和研制,不仅会不断创造、开发新物种,带来材料科学的飞速发展,同时,将分子工程学、有机化学与固体无机化学等主要化学学科融合在一起,将成为推动多金属氧酸盐及其相关学科发展的新动力。 本论文主要以咪唑为有机组分多酸阴离子为无机组分,在溶液中以单缺位的多金属氧酸盐为起始物,常规合成了(HIm)5.5[SiW_(11)NiO_(39)(Im)]_(0.75)[SiW_(12)O_(40)]_(0.25)(Im)_(0.5)(H_2O)_(7.5)(1)和Na_5[NaSiW_(11)O_(39)Mn(Im)]_(0.5)[SiW_(12)O_(40)(H_2O)_2Cl]_(0.5)(Im)_4(H_2O)_8(2);以邻菲罗林为有机组分和多酸阴离子为无机组分,采用水热合成法合成了[Cu(I)(phen)_2]_5[HV_(15)O_(36)(Cl)]_(0.65)[H_3V_(16)O_(38)(Cl)]_(0.35)·2H_2O(3)。利用单晶X-ray衍射测定了这三种化合物的结构,通过对三种化合物的晶体结构的讨论,初步探索了影响它们结构的因素。并对它们的IR、XRPD、TG、XPS以及电化学性质等作了较为系统的研究。 化合物1和2为一孤立的带有悬臂有机配体的Keggin结构,有机配体利用它的端基氮原子配位到金属Ni或Mn原子上。化合物1中Im分子作为抗衡阳离子形成Im盐;化合物2中,Na+离子作为抗衡阳离子,形成钠盐。其他的Im与多酸球上的表面氧形成氢键或п-п堆积以稳定多阴离子。 化合物3由[HV_(15)O_(36)(Cl)]_(0.65)~(5-)(V15)[H_3V_(16)O_(38)(Cl)]_(0.35)~(5-)(V16)阴离子和五个[Cu(I)(phen)_2]~+阳离子组成。在这个化合物中,V15或V16簇离子均不以共价键相连,它是“裸露”孤立的阴离子。每个亚铜阳离子Cu(I)与两个phen形成配合物,再与V16或V15簇阴离子通过分子间弱相互作用构筑成类沸石的超分子三维孔道结构。


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