高溫高壓水熱合成矽酸鈾與結構研究

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陳怡欣(Yi-Hsin Chen) 查詢紙本館藏

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化學學系

論文名稱

高溫高壓水熱合成矽酸鈾與結構研究
(High-Temperature, High-Pressure Hydrothermal Synthesis and Structural Study of Uranyl Silicates)

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摘要(中)

本論文利用高溫高壓水熱法在550℃、1400bar的狀態下，合成出三個鈾矽酸鹽化合物Na3K3[(UO2)3(Si2O7)2]·2H2O (A1)、Na3Rb3[(UO2)3(Si2O7)2](A2)和Na6Rb4[(UO2)4Si12O33] (B1)。藉由單晶X光繞射方法鑑定出化合物的晶體結構，並以粉末X光繞射分析儀確定樣品純度供後續分析，再以全反射式X光螢光光譜儀、光致發光光譜、熱重分析及固態核磁共振儀等儀器進行定性與定量分析。
A1與A2為純六價鈾矽酸鹽的等結構化合物，結構中的矽酸鹽形成一個[Si2O7]的Sorosilicate並且和UO6利用共角的方式形成二維層狀結構，Na+坐落在層內的八員環孔道，夾層間填入K+、H2O和Rb+，可依據valence-matching principle 來解釋A2在夾層中缺少的水分子。並將A1與文獻中結構相似的五六混價鈾矽酸鹽[Na9F2][(UVO2)(UVIO2)2(Si2O7)2]做討論。
B1為一新穎的六價鈾矽酸鹽，結構中矽氧四面體以共角方式連接形成一含有八員環孔道的unbrached dreire fourfold chain，其結構分子式可表示成{uB,41}[3Si12O33]，並與UO6利用共角的方式形成三維骨架結構。依據SiO4的配位環境分類，B1同時包含三種矽氧配位環境Q2、Q3及Q4。

摘要(英)

Three new uranyl silicates, Na3K3[(UO2)3(Si2O7)2]·2H2O (A1), Na3Rb3[(UO2)3(Si2O7)2] (A2), and Na6Rb4[(UO2)4Si12O33] (B1), have been synthesized by high-temperature, high-pressure hydrothermal reactions at 550 oC and 1440 bar. The crystal structures were determined by single-crystal X-ray diffraction. The purity of each compound was confirmed by powder X-ray diffraction. These compounds were further characterized by TXRF, PL, TGA and solid state NMR spectroscopy.
A1 and A2 are isostructural and contain layers of uranyl disilicate.The smaller cation, Na+, is located in the intralayer channels, whereas the larger cations, K+ and Rb+, and water molecule are located in the interlayer region.The absence of lattice water in A2 can be understood according to the valence-matching principle. The structure is related to that of a previously reported mixed-valence uranium(V,VI) silicate,[Na9F2][(UVO2)(UVIO2)2(Si2O7)2].
B1 adopts a three-dimensional framework structure and contains a unique unbrancheddreier fourfold chain with the structural formula {uB,41}[3Si12O33]. The measurement results from 29Si MAS NMR are consistent with the presence of Q2, Q3, and Q4 Si in the structure.

關鍵字(中)

★ 高溫高壓水熱法
★ 矽酸鈾

關鍵字(英)

★ High-Temperature, High-Pressure Hydrothermal Synthesis
★ Uranyl Silicates

論文目次

摘要 i
Abstract ii
謝誌 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 x
附錄之表目錄 x
第一章緒論 1
1-1簡介 1
1-2合成方法 7
1-2-1水熱法 7
1-2-2藥品一覽表 10
1-3 鑑定方法 11
1-3-1儀器測量簡介 11
1-3-1-1單晶X光繞射與結構解析 12
1-3-1-2粉末X-ray繞射儀(PXRD) 17
1-3-1-3全反射式X光螢光光譜儀(TXRF) 17
1-3-1-4螢光光譜儀(PL) 18
1-3-1-5熱重分析儀(TGA) 18
1-3-1-6固態核磁共振光譜儀(Solid State NMR) 18
第二章高溫高壓水熱法合成之鈾磷酸鹽化合物 21
2-1簡介 21
2-2實驗條件 23
2-2A-1 Na3K3[(UO2)3(Si2O7)2]·2H2O (A1)合成條件 23
2-2A-2 Na3Rb3[(UO2)3(Si2O7)2](A2)合成條件 24
2-2A-3Na3K3[(UO2)3(Si2O7)2]·2H2O(A1)單晶X光結構解析 25
2-2A-4 Na3Rb3[(UO2)3(Si2O7)2](A2)單晶X光結構解析 27
2-2B-1 Na6Rb4[(UO2)4Si12O33](B1)合成條件 29
2-2B-2Na6Rb4[(UO2)4Si12O33](B1)單晶X光結構解析 30
2-3結果與討論 32
2-3-1 Na3K3[(UO2)3(Si2O7)2]·2H2O (A1)結構描述 32
2-3-2Na3Rb3[(UO2)3(Si2O7)2](A2)結構描述 37
2-3-3Na6Rb4[(UO2)4Si12O33](B1)結構描述 40
2-3-4 粉末X光繞射分析 45
2-3-5 全反射式X光螢光光譜儀 50
2-3-6 光致發光光譜 52
2-3-7 熱重分析 54
2-3-8 固態核磁共振分析 56
第三章結論 58
參考文獻 62
附錄 64

參考文獻

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指導教授

李光華(Kwang-Hwa Lii)

審核日期

2015-7-23

推文