草酸-磷酸鐵與草酸-磷酸鎵微孔化合物之合成與鑑定

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林佳惠(Chia-Hui Lin) 查詢紙本館藏

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化學學系

論文名稱

草酸-磷酸鐵與草酸-磷酸鎵微孔化合物之合成與鑑定
(Synthesis and Characterization of Metal Oxalatophosphates)

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摘要(中)

在本論文中，是以草酸作為混合配位基，利用中溫水熱反應合成了三個新穎結構的固態化合物，這三個化合物可以分為兩類：草酸-磷酸鐵與草酸-磷酸鎵化合物。所列如下：
Ⅰ、Iron oxalatophosphate
三維草酸-磷酸鐵化合物
(C4H16N3)[Fe2(C2O4)(HPO4)2(PO4)] (1)
Ⅱ、Gallium oxalatophosphate
二維草酸-磷酸鎵化合物
(C4H14N2)[Ga2(C2O4)0.5(H2PO4)(PO4)2] ?2H2O (2)
三維具大孔洞草酸-磷酸鎵化合物
(C4H16N3)0.5[Ga2(C2O4)0.5(H2PO4)0.5(PO4)2] ?1.5H2O(3)
以上所列的化合物均可得到單晶，首先由X-光能量散佈光譜儀(EDX)測得晶體含有過渡金屬及磷等元素，之後由單晶X-光繞射鑑定出結構；粉末X-光繞射分析確定產物純度；元素分析(EA)確定化合物中C、N、H等元素的比例；熱重量分析(TGA)研究化合物的熱性質；超導量子干涉磁量儀(SQUID)來測量化合物的磁性現象。
化合物1是三維隧洞結構。此結構具有多方向相互貫穿的隧洞，沿a軸方向可發現十二員環隧洞，結構中的有機胺陽離子便填充於十二員環的隧洞中，另外也對化合物1做磁性的測量，得知其結構中具有反鐵磁性的交互作用。
化合物2是屬於二維層狀結構，沿c軸方向可看到其層狀架構是由兩種無限延伸鏈以相互配位的方式連接而成，兩條無限延伸鏈皆平行於a軸，憑藉著共用PO4四面體而於ab平面上形成層狀結構，有機胺陽離子便填充於層與層之間。化合物3是三維隧洞結構，基本架構是由六配位八面體GaO6利用草酸根陰離子與鄰近的GaO6八面體相互連接，形成二聚體的形式，再與GaO4四面體以共角方式與PO4四面體連接，於bc平面上形成一層狀結構，而層與層之間則是藉由H2PO4四面體相互連接而成三維隧洞，沿c軸方向可發現十六員環及八員環的隧洞，環的最大直徑約為10.344Å，在結構中的結晶水與扮演平衡電荷角色、經由質子化所形成的有機胺陽離子便分別填充於這十六員環及八員環的隧洞中。

摘要(英)

Three new organically templated Metal Oxalatophosphates, (C4H16N3)[Fe2(C2O4)(HPO4)2(PO4)] (1)、(C4H14N2)[Ga2(C2O4)0.5(H2PO4)(PO4)2] ?2H2O (2)and (C4H16N3)0.5[Ga2(C2O4)0.5(H2PO4)0.5(PO4)2] ?1.5H2O(3),have been synthesized under hydrothermal conditions and characterized by single-crystal X-ray diffraction. Crystal data are as follows：compound 1, triclinic, P1 (No. 1), a = 6.3564(5) Å, b = 8.3201(7) Å, c = 9.2199(8) Å, α = 72.7970(10)°, β = 74.3560(10)°, γ = 70.2560(10)°, V = 430.52(6) Å3, Z = 1,and R1 = 0.0257;compound 2, triclinic, P-1 (No. 2), a = 8.0945(6) Å, b = 8.9585(7) Å, c = 13.2705(10) Å, α = 80.3780(10)°, β = 74.5750(10)°, γ = 77.9920(10)°, V = 900.94(12) Å3, Z = 1,and R1 = 0.0292; compound 3, monoclinic, C2/c (No. 1207) , a = 20.153(4) Å, b = 15.679(3) Å, c = 9.1070(18) Å, β = 105.92(3)°, V = 2767.3(9) Å3, Z = 8,and R1 = 0.0744.The structure of 1 consists of layers of FeO6 octahedra and phosphate tetrahedra,which are linked by oxalate group to generate a three-dimensional framework.The structure of 2 consists of anionic sheets of the formula [Ga2(C2O4)0.5(H2PO4)(PO4)2]2- with charge compensating diprotonated 1,4-Diaminobutanium cation and water molecules between the layers.The structure of 3 consists of dimers of GaO6 octahedra which are linked by oxalate group,conor-sharing GaO4 tetrahedra and phosphate tetrahedra to generate a three-dimensional framework.

關鍵字(中)

★ 水熱法

關鍵字(英)

★ hydrothermal synthesis

論文目次

論文名稱
授權書
目錄 Ⅱ
表目錄 Ⅴ
圖目錄 Ⅵ
摘要 Ⅷ
第一章緒論
1-1 簡介 1
1-2 研究方法 3
1-3 單晶X-光繞射實驗與晶體結構解析 6
1-4 研究成果 10
第二章草酸-磷酸鐵化合物的結構與性質探討
2-1 前言 16
2-2 合成 17
2-2-1 化合物的反應方法 17
2-2-2 (C4H16N3)[Fe2(C2O4)(HPO4)2(PO4)] (1)化合物的合成條件 18
2-3 單晶X-光繞射分析 19
2-3-1 (C4H16N3)[Fe2(C2O4)(HPO4)2(PO4)] (1)晶體結構解析 20
2-4 化合物的晶體結構描述 21
2-4-1 (C4H16N3)[Fe2(C2O4)(HPO4)2(PO4)] (1)晶體結構描述與討論 21
2-5 化合物性質探討 23
2-5-1 元素分析 23
2-5-1.1 化合物的元素分析 23
2-5-2 粉末X-光繞射分析 24
2-5-3 熱重量分析 24
2-5-3.1 化合物的熱重量分析 24
2-5-4 超導量子干涉磁量儀磁性分析 25
2-5-4.1 化合物的磁性分析研究 26
2-6 結論 27
2-6-1 合成討論 28
2-6-2 結構討論 28
第三章草酸-磷酸鎵化合物的結構與性質探討
3-1 前言 46
3-2 合成 47
3-2-1 (C4H14N2)[Ga2(C2O4)0.5(H2PO4)(PO4)2] ?2H2O (2)化合物的合成
條件 47
3-2-2 (C4H16N3)0.5[Ga2(C2O4)0.5(H2PO4)0.5(PO4)2] ?1.5H2O (3)化合物
的合成條件 48
3-3單晶X-光繞射分析 48
3-3-1 (C4H14N2)[Ga2(C2O4)0.5(H2PO4)(PO4)2] ?2H2O (2)晶體結構解析 48
3-3-2 (C4H16N3)0.5[Ga2(C2O4)0.5(H2PO4)0.5(PO4)2] ?1.5H2O (3)晶體結
構解析 49
3-4 化合物的晶體結構描述 51
3-4-1 (C4H14N2)[Ga2(C2O4)0.5(H2PO4)(PO4)2] ?2H2O (2)晶體結構描述
與討論 51
3-4-2 (C4H16N3)0.5[Ga2(C2O4)0.5(H2PO4)0.5(PO4)2] ?1.5H2O (3)晶體
結構描述與討論 52
3-5 化合物性質探討 54
3-5-1 化合物元素分析 54
3-5-1.1 (C4H14N2)[Ga2(C2O4)0.5(H2PO4)(PO4)2] ?2H2O (2) 的元素分析 54
3-5-1.2 (C4H16N3)0.5[Ga2(C2O4)0.5(H2PO4)0.5(PO4)2] ?1.5H2O (3)的
元素分析 54
3-5-2 粉末X-光繞射分析 54
3-5-3熱重量分析 55
3-5-3.1 (C4H14N2)[Ga2(C2O4)0.5(H2PO4)(PO4)2] ?2H2O (2) 的熱分析
探討 55
3-5-3.2 (C4H16N3)0.5[Ga2(C2O4)0.5(H2PO4)0.5(PO4)2] ?1.5H2O (3)
的熱分析探討 56
3-5-4離子交換實驗 57
3-5-4.1 (C4H16N3)0.5[Ga2(C2O4)0.5(H2PO4)0.5(PO4)2] ?1.5H2O (3)
離子交換實驗 57
3-5-5固態NMR實驗 58
3-5-5.1 (C4H16N3)0.5[Ga2(C2O4)0.5(H2PO4)0.5(PO4)2] ?1.5H2O (3)
固態NMR光譜解析 58
3-6 結論 59
第四章總結 89
參考文獻 92

參考文獻

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39. Lii, K. -H.; Chen, C. -Y.; Lo, F, -R; Kao, H, -M Inorg. Chem. 2000,
39, 3374

指導教授

李光華(Kwang-Hwa Lii)

審核日期

2002-7-12

推文