有機-無機混成之金屬磷酸鹽/亞磷酸鹽骨架化合物的合成與性質研究

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陳彥杰(Yen-Chieh Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

化學學系

論文名稱

有機-無機混成之金屬磷酸鹽/亞磷酸鹽骨架化合物的合成與性質研究
(Synthesis and Properties of Inorganic-Organic Hybrid Frameworks of Metal Phosphates and Phosphites)

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摘要(中)

本論文利用有機胺作為模板在中溫水熱法合成四個金屬磷酸鹽/亞磷酸鹽，以上化合物均能獲得單晶產物，並藉由單晶X光繞射方法收集數據後進行鑑定結構，並以粉末X光圖譜(PXRD)和理論圖譜比對後和元素分析比對確保樣品純度以供後續分析。
　　我們將四個化合物分為A和B兩系列： A為具有鋅磷酸骨架、有機雙胺膜板(Diamine, DA1)、對苯二甲酸(L)的結構，並得到配為基L分別利用順式和反式的方式與中心金屬鍵結：(H2DA1)Zn2(cis-L)(HPO4)2 (A1) 和(H2DA1)Zn2(trans-L)(HPO4)2 (A2)。B為含鋅亞磷酸骨架和鈷亞磷酸骨架，使用有機胺(DA2)和對苯二甲酸(L)作為配位基合成結構相同的：Zn3(L)0.5(DA2)(HDA2)(HPO3)2 (B1)和Co3(L)0.5(DA2)(HDA2)(HPO3)2 (B1)。
　　A系列有Na+離子交換、Eu3+和Tb3+離子吸附並進行光激發螢光譜(photoluminescence spectroscopy, PL)的測試得到具有放光能力的A-Eu和A-Tb。B1可以當作Cu2+的離子感測器，B2則是使用鈷金屬當作中心金屬，並與B1具有相同結構，並利用超導量子干涉磁量儀(Superconducting Quantum Interference Device Magnetometer, SQUID)，測量B2之磁性。

摘要(英)

Two series of metal phosphate and phosphites structural, A and B, were shown as follows：(DA1)Zn2(Lcis)(HPO4)2 (A1)、(DA1)Zn2(Ltrans)(HPO4)2 (A2)、Zn3(L)0.5(DA2)(HDA2)(HPO3)2 (B1) and Co3(L)0.5(DA2)(HDA2)(HPO3)2 (B2).
A1 and A2 were synthesized with the same reactants under the mild hydrothermal conditions. B1 and B2 had a similar structure with different metal center (B1 for Zn and B2 for Co). All of these structures were determined by single-crystal X-ray diffraction. Purity determined by PXRD, EA, XRF and EDX.
　　A1 and A2 are similar structure. BDC(L) bonded to Zn center with two different phases (cis and trans coordinate with metal). This is the first time we find in OMPO (organic-metallophosphate). By soaking A1 and A2 in Na+ solution, we found that DA1 were partially replaced by Na+ ion and ethanol. By the results of Element Analysis、Thermogravimetry Analysis and FTIR, we determined the new structure ：(DA1)0.5Na(C2H5OH)0.5Zn2(L)(HPO4)2. A1 and A2 had no luminescence properties. However, by soaking Eu3+ and Tb3+ ions solution, A1-Eu/Tb and A2-Eu/Tb had luminescence properties (green light for A1/A2-Tb and red light for A1/A2-Eu).
　　Soaking in Cu(NO3)2, powder color of B1 would turn white to blue by exchanging Cu ion for only an hour. B1 was also a good sensor for Cu2+ ion. The metal center of B2 was Co, which showed good magnetism. Determined by SQUID, B2 has paramagnetism in high temperature and antiferromagnetism in low temperature.

關鍵字(中)

★ 金屬磷酸鹽
★ 金屬亞磷酸鹽
★ 無機骨架

關鍵字(英)

論文目次

摘要 ……………………………………………………………………………I
Abstract…………………………………………………………………………II
謝誌 ……………………………………………………………………………III
目錄 …………………………………………………………………………IV
圖目錄 …………………………………………………………………………VI
表目錄 ……………………………………………………………………….VIII
第一章 ………………………………………………………………………1
緒論 ……………………………………………………………………………1
1-1 前言 …………………………………………………………………1
1-2 研究動機 ……………………………………………………………3
1-3 合成方法簡介 ………………………………………………………5
1-3-1 水熱合成法…………………………………………………5
1-3-2 藥品一覽表……………………………………………7
1-4 鑑定方法 ……………………………………………………………9
1-4-1儀器測量簡介…………………………………………………9
1-4-2 單晶X光繞射與結構解析…………………………10
1-4-3 粉末X光繞射分析 (PXRD)………………………15
1-4-4 元素分析(EA)……………………………………………….16
1-4-5 X光能量散佈分析(EDS)…………………………16
1-4-6 熱重分析儀(TGA)…………………………………………17
1-4-7 磁性物質分類與超導量子干涉磁量儀(SQUID)分析……18
1-4-8 氣體吸附儀(BET)…………………………………………...23
1-4-9 光致發光光譜儀(PL)………………………………24
1-4-10 傅里葉轉換紅外光譜(FTIR)……………24
1-4-11 感應耦合電漿(ICP-OES)…………………………25
1-5 研究方法與流程 ……………………………………………………26
第二章水熱合成金屬磷酸/亞磷酸化合物 ………………………….............28
2-1簡介 …………………………………………………………………..28
2-2實驗部分 ……………………………………………………………..32
2-2-1 A系列反應條件及溫度 32
2-2-2 B系列反應條件及溫度 32
2-3單晶結構探討及描述 ………………………………………………..33
2-3-1 A1單晶結構解析 33
2-3-2 A2單晶結構解析 33
2-3-3 B1單晶結構解析 34
2-3-4 B2單晶結構解析 35
2-3-5結構描述 35
2.4 Ａ系列與B系列之分析 …………………………………………….41
2-4-1 粉末X光繞射分析(PXRD) 41
2-4-2化合物之元素分析(EA) 43
2-4-3熱穩定性分析 45
2-4-4 X光能量散佈分析儀 (EDS) 49
2-4-5傅里葉轉換紅外光譜(FTIR) 51
第三章 …………………………………………………………………………53
有機-無機混成之金屬磷酸鹽/亞磷酸鹽骨架化合物的性質研究 …………..53
3-1簡介： ………………………………………………………………..53
3-2 離子交換 ……………………………………………………………56
3-2-1 實驗之結果與發現 56
3-2-2 ICP-OES 58
3-2-3 EDS元素偵測 58
3-2-4 (H2DA1)0.5Na(C2H5OH)0.5Zn2(BDC)(HPO4)2結構推測 61
3-2-5 TGA測試 61
3-2-6傅里葉轉換紅外光譜 (FTIR) 64
3-3發光性質 …………………………………………………………......66
3-3-1鑭系和錒系金屬添加 66
3-3-2 實驗過程及結果 67
3-3-3 螢光光譜 71
3-3-4 X-ray fluorescence spectrometry－X光螢光分析 73
3-4 B2磁性探討 ……………………………………………………….76
3-5氣體吸附儀(BET) …………………………………………………...79
3-6 B1之金屬感測器 ……………………………………………………81
第四章結論 …………………………………………………………………..83
參考文獻 ………………………………………………………………………86
附錄晶體結構解析資料表 …………………………………………………..89

參考文獻

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指導教授

李光華(Kwang-Hwa Lii)

審核日期

2016-8-11

推文