新型无机固体材料的水热合成、结构及性质研究

来源 :河南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:forever_2010
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本论文基于分子设计及组装的思想,结合水热合成方法,通过调控反应条件,如温度、反应时间、反应物浓度、配比及pH值等,在一定条件下合成出一系列新型一维、二维、甚至三维的无限伸展结构的固体无机材料和有机-无机复合物,并对其进行了结构和性质研究。(1)我们得到了一个三维杂簇H5[Na17MnⅡ43(PO4)36] (1),它是第一个将锰簇和六核钠轮结合在同一个化合物中,并显示出复杂但很具美学观赏价值的结构特征的例子。化合物1中的Mn2+离子的聚集方式为一种很不常见的“链交错”形式,同时1中的碱金属轮也非常少见。对化学的发展来说,该化合物为我们研究大尺寸分子的核和结构形成过程提供了机会,并且新奇的结构也为新的性质和应用提供了可能。(2)在水热条件下,一个新奇的三维结构磷酸盐Na2Co2(PO42 (2)被成功合成出来。它的结构由四元环组成,这些四元环的空间排列产生了形状不规则的孔道,而Na+离子就填充在这些孔道中。(3)利用水热合成法得到了一个三维结构的锗簇Na4Ge9O20 (3),该化合物最明显的结构特征是由两种链组成的,一种是基于聚金属氧簇的直链{(Ge4O16)Ge}n,另一种是螺旋链{GeO4}n,这两种链的平行堆积产生了六元和螺旋孔道。(4)合成了由一个{MoO4}四面体和两个{MoO4N2}八面体交替连接组成的一维有机-无机复合物:(C12H8N2)2Mo3O9(或(1,10-phen)2Mo3O9) (4),并描述了它的晶体结构。(5)在水热条件下合成了三个基于Keggin结构阴离子的有机-无机复合物,[Cu(phen)2](H2phen)[PMo12O40] (5), [Co(phen)3]2[PMo12O40](OH) (6)和[4,4’- bipyH2][4,4’-bipyH]2[VW12O40]·4,4’-bipy·7.5H2O (7),并且用单晶X-射线衍射、IR、TG和ESR等方法进行了表征和性质研究。化合物的组成和晶体数据如下:1. H5[Na17MII43(PO4)36]: H5Mn43Na17O144P36,晶体属三方晶系,R-3空间群,晶胞参数:a = b = 15.3004(5) ?, c = 43.667(3) ? ,α=β= 90°,γ= 120, Z = 3, R1 = 0.0307, wR2 = 0.0709 [I > 2σ(I)]。2. Na2Co2(PO42: Co2Na2O8P2,晶体属单斜晶系,P21/c空间群,晶胞参数:a =5.7744(3) ?, b = 11.1054(6) ?, c = 9.9143(5) ?,β= 92.6130(10), Z = 4, R1 = 0.0235, wR2 = 0.0647 [I > 2σ(I)]。3. Na4Ge9O20: Ge9Na4O20,晶体属四方晶系,I41/a空间群,晶胞参数:a = b = 14.9963(14) ?, c = 7.3782(14) ?,α=β=γ= 90°, V = 1659.3(4) ?3, Z = 4, R1 = 0.0211, wR2 = 0.0542 [I > 2σ(I)]。4. (C12H8N2)2Mo3O9: C24H16Mo3N4O9,晶体属单斜晶系,C2空间群,晶胞参数:a = 14.9518(17) ?, b = 9.6913(11) ?, c = 10.3064(12) ?,β= 118.1070(10)°, Z = 2, R1 = 0.0205, wR2 = 0.0436 [I > 2σ(I)]。5. (H2phen)[Cu(phen)2][PMo12O40]: C36H26O40N6PCuMo12,晶体属八方晶系,P212121空间群,晶胞参数:a = 12.2382(15) ?, b = 21.031(3) ?, c = 22.140(3) ?,α=β=γ= 90?, Z = 4, R1 = 0.0259, wR2 = 0.0457 [I > 2σ(I)]。6. [Co(phen)3]2[PMo12O40](OH): C72H50O41N12PMo12Co2,晶体属单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数:a = 19.7225(18) ?, b = 18.1079(16) ?, c = 25.117(2) ?,β= 100.5380(10)?, Z = 4, R1 = 0.0587, wR2 = 0.1211[I > 2σ(I)]。7. [4,4’-bipyH2][4,4’-bipyH]2[VW12O40]·4,4’-bipy·7.5H2O: C40H32N8O47.5VW12,晶体属单斜晶系,P21/c空间群,晶胞参数: a = 18.7350(15) ?, b = 14.0253(12) ?, c = 26.434(2) ?,β= 105.0810(10)?, Z = 4, R1 = 0.0642, wR2 = 0.1782 [I > 2σ(I)]。
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