[Mo(CN)8]4-基配位聚合物微/纳米材料的可控合成及表征

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配位聚合物(CP)通常是指金属离子和配体通过自组装形成的具有高度规整的无限网络结构的配合物[1-3],他们在磁学、气体储存、催化、光学等领域具有非常大的应用潜力。近年来CP纳米晶以其有限的重复单元和特有的形貌以及不同于大块颗粒独特的性质得到了人们越来越多的关注与兴趣。研究最为广泛的CP微/纳米晶属于普鲁士蓝及其类似物,已通过简单的溶液合成法及模板法成功合成出了多种形貌的纳米晶,包括球形、立方体形、纳米管、纳米线以及八面体。作为一种新的多功能材料,八氰基桥联配位聚合物TM2[M(CN)8]·nH2O(M=Mo,W; TM=Mn,Fe,Co,Ni和Cu等)由于在磁学、热学以及吸附等领域具有独特的性质而备受关注,然而,其微/纳米结构很少有人研究。显然,进一步研究此类材料的性质与其尺寸以及微观结构的关系是非常有必要的。本文在介绍CP纳米材料基本内涵、合成方法及发展趋势的基础上,系统的研究了聚合物保护法、微乳液法等温和的液相法合成八氰合钼基双金属CP的实验原理、基本过程、特点以及影响因素。成功的合成了Fe2[Mo(CN)8]·xH2O、Co2[Mo(CN)8]·xH2O、Mn2[Mo(CN)8]·xH2O和Zn2[Mo(CN)8]·xH2O等八氰基桥联CP的多种形貌的微/纳米材料,并用IR、XRD、SEM、TEM、FESEM以及TG-DSC等手段对合成产物进行了表征,分析了反应温度、反应时间、反应物的浓度以及表面活性剂的种类和用量对CP微/纳米晶体的形貌和尺寸的影响。对所合成的CP微/纳米晶体进行煅烧成功得到了具有一定孔径结构的复合氧化物。   (1)采用简单的水溶液聚合物保护法,以[Mo(CN)8]4-和Fe2+为构筑单元,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂,成功制得了Fe2[Mo(CN)8]·xH2O的多种形貌的微/纳米晶体。通过控制反应浓度和温度可合成硬币状、四方体和八面体的Fe2[Mo(CN)8]·xH2O微/纳米晶体,并探讨了形貌变化的规律。尝试采用微乳液法合成了Fe2[Mo(CN)8]·xH2O颗粒。通过对八面体Fe2[Mo(CN)8]·xH2O微/纳米晶的煅烧,成功得到了具有一定孔径结构的八面体型Fe2O3-MoO3复合氧化物。   (2)采用聚合物保护法,以[Mo(CN)8]4-和Co2+为构筑单元,PVP或PEG为保护剂,成功制备了多种形貌的Co2[Mo(CN)8]·xH2O微/纳米晶体。通过控制反应条件可以合成米粒状、八面体以及空心方片状等Co2[Mo(CN)8]·xH2O微/纳米晶体,同时探讨了PEG用量对微/纳米晶体合成的影响。通过煅烧八面体形Co2[Mo(CN)8]·xH2O微/纳米晶体,成功得到了具有孔径结构的八面体型Co3O4-MoO3复合氧化物。   (3)采用聚合物保护法,以[Mo(CN)8]4-和Mn2+为构筑单元, PVP或PEG为保护剂,成功制备了方片状、米粒状、花状、棒状、八面体等多种形貌的Mn2[Mo(CN)8]·xH2O微/纳米晶体。系统研究了各种反应条件对Mn2[Mo(CN)8]·xH2O微/纳米晶体合成的影响并探讨了生长机理。并尝试对方片状Mn2[Mo(CN)8]·xH2O微/纳米晶进行煅烧。   (4)采用反相微乳液法,以[Mo(CN)8]4-和Zn2+为构筑单元,双(2-乙己基)磺基丁二酸钠(AOT)为表面活性剂,探索合成了立方块状及球状Zn2[Mo(CN)8]·xH2O微/纳米晶体,研究了反应物浓度等对其形貌的影响。
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