有机-无机杂化的硼(锗、钡)酸盐的含成、结构及性能

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nobodypan
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有机-无机杂化材料是一类新型的多功能材料,由于其新颖的拓扑结构和独特的物理化学性能,如催化、吸附、离子交换和非线性光学等而倍受人们的关注。为了开发具有潜在应用价值的新型有机-无机杂化材料,本文利用水热或溶剂热法,通过分子间自组装合成了14种新型有机-无机杂化功能材料,包括硼酸铝、锗酸铟、锗钒酸盐及砷钒酸盐等,通过元素分析、红外光谱、紫外光谱、X-射线粉末衍射、热重分析、EDS能谱分析和单晶X-射线衍射对晶体结构等进行了表征,并对其中一些化合物的热稳定性、荧光、磁学和二阶非线性光学性能等进行了初步研究。   硼酸铝:在水热条件下,以配阳离子为结构导向剂,合成了7种新型硼酸铝空旷骨架[Zn(dien)2][{Al(OH)}{B5O9F}](3-1)、[M(dien)2][{AlB5O9}{BO2(OH)}]{dien=二乙烯三胺;M=Co(3-2)、Ni(3-3)、Cd(3-4)、Zn(3-5)}和[M(en)3]AlB7O12(OH)2·(H2O)0.25(en=乙二胺:M=Co(3-6)、Ni(3-7))。在3-1中,AlO3(OH)四面体和B5O9F簇相互连接成非心Al-B-O层,层与层以-AAA方式排列,导致非心结构;在3-2~3-5中,AlO4四面体和稀少的B6O11(OH)簇相互连接成三维Al-B-O空旷骨架,具有7-/9-元环(MR)螺旋孔道和较大的13-MR孔道;在3-6~3-7中,AlO4四面体、链状四聚单元B4O6(OH)2和稀少的B6O12簇相互连接成另一种三维Al-B-O空旷骨架,具有8-MR螺旋孔道、16-MR双股螺旋孔道和大的15-MR孔道;配阳离子[M(dien)2]2+/[M(en)3]2+位于层间或三维Al-B-O空旷骨架的孔道中,起到结构导向作用。3-1~3-7为首次利用配阳离子为模板剂合成硼酸铝的实例。其中3-4和3-5展示了良好的二阶非线性光学性能。   锗酸铟:以螯合的1,2-丙二胺(dap)为结构导向剂,合成了1种层状锗酸铟化合物InGe2O5F(dap)·2H2O(4-1)。该聚阴离子的结构是由Ge4O10F2簇和In2O6(dap)2二聚体构筑的具有4-/6-MR环的层状结构。虽然3-/9-MR、4-/8-MR和4-/10-MR的层状结构已被报道,但4-/6-MR的层仅在4-1中发现。4-1展示了较好的荧光发射。   锗钒酸盐:在V2O5(或NH4VO3)/GeO2/M2+/amine(M=Zn、Cd)水热反应体系中,在不同有机胺条件下合成了5种锗钒酸盐{(en)2Cd2Ge8V12O40(OH)8[Cd(en)2]2(H2O)}·6H2O(5-1)、{[Zn2(dap)3][Zn(dap)]2Ge6V15O48(H2O)}[Zn(dap)2(H2O)]2·3H2O(5-2)、{[Cd3(μ-dien)2(Hdien)2(H2O)2]Ge4V16O42(OH)4(H2O))·2H2O(5-3)、{[Cd(en)]4·Ge8V10-O46[V(H2O)2]4(GeO2)4(H2O)·8H2O(5-4)和{[Cd(dap)]4Ge8V10O46[V(H2O)2]4(GeO2)4-(H2O)}·8H2O(5-5)·5-1是第一例由[Cd(en)]2+配阳离子取代的锗-钒-氧簇单元通过[Cd(en)2]桥连形成的一维链状结构;5-2是由锗-钒-氧簇和两类配阳离子构筑的二维结构化合物,这也是首次获得的基于两类配阳离子桥连构建的Ge-V-O层状结构;5-3是由锗-钒-氧簇和稀少的三核配阳离子[Cd3(μ-dien)2(Hdien)2(H2O)2]8+桥连构筑的三维结构;5-4~5-5的三维结构是由{[Cd(en)]4GesV10O46}12-簇为建筑单元、[V4O2(H2O)8]簇和GeO4四面体为桥连基团构筑而成,其中新型的{[Cd(en)]4·Ge8V10O46)}12-簇是首次合成。5-3表现出稀少的亚铁磁性,而其它的化合物表现出反铁磁性。   砷钒酸盐:以砷-钒-氧簇为基本建筑块,通过配阳离子桥连接,构筑了一个新颖的砷钒酸盐[Cd(dien)]2[Cd(dien)(H2O)]2[As4V16O42(H2O)]·2H2O(6-1)·6-1的中性层状结构是由两种不同的配阳离子桥构筑而成,展示了稀少的双边型sq1拓扑网。6-1表现出反铁磁性。
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