亚磷酸镓微孔化合物的合成及其性质表征

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无机微孔材料最早是用作催化剂、吸附剂,离子交换剂,现在开始广泛应用于能量储存和转换、信息储存与处理、非线性光学、化学选择传感、量子电子学、环境保护及生命科学等领域。因此对微孔材料的合成研究成为当前人们研究的热点。将有机结构如草酸单元引入无机骨架引发了多种研究的可能性,产生了新的有机无机杂化的化合物。近年来,人们开始用假四面体的[HPO3]2-单元取代四面体的[PO4]3-单元来构筑开放骨架,并且取得了很大成功。与四面体的磷酸单元相比,假四面体的[HPO3]2-单元通过P–O–M(M=金属)键仅仅与三个相邻的阳离子相连,有望产生一系列新的有趣的结构。本文主要研究水热和溶剂热条件下亚磷酸-草酸镓化合物和亚磷酸镓化合物的合成,并对其进行各种性质表征,旨在合成具有新颖结构的亚磷酸-草酸镓和亚磷酸镓微孔化合物,丰富无机微孔材料的家族,以便能更好地用于催化、吸附,离子交换等领域。以制备新颖的金属亚磷酸盐为目的,我们将我们的研究主要集中在不同的溶剂条件下的亚磷酸-草酸镓化合物的制备上。最终,用N,N’-二甲基哌嗪作为结构导向剂,选用不同的溶剂作为合成环境,两个新颖的开放骨架的亚磷酸-草酸镓化合物[Ga2(HPO3)2(H2PO3)2(C2O4)](C6N2H16)(1)和[Ga2(HPO3)2(H2PO3)(C2O4)](C6N2H16)0.5(2)被合成。此后我们又用咪唑为模板,水和乙醇为溶剂成功地合成化合物Ga8(H2O)6(HPO3)14(C3N2H6)3H3O(3)。化合物1是采用溶剂热的合成方法,以水乙醇的混合溶液作为溶剂合成出来。化合物2是用水做溶剂采用水热合成法合成。值得注意的是:在这两个化合物里出现了相同的结构单元。然而,由于SBU、[C2O4]2-单元和[H2PO3]-假四面体不同的组成方式,化合物1和化合物2最后的结构不同。化合物1显示了2D层状结构,在ab平面存在8元环窗口,而化合物2展示了3D开放骨架结构。化合物3同样也具有三维开放骨架结构,该结构是由八面体的GaO6和假四面体的[HPO3]2-单元交替连接形成无限的二维层,这些二维层与八面体GaO6单元通过共顶点的氧原子相互连接组成。该化合物沿着c轴具有12元孔道。在本论文中,我们详细描述了化合物1,化合物2以及化合物3的合成、晶体结构和性质表征以及溶剂和其它因素对化合物合成的影响。
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