有機－無機混合配位基化合物之合成、結構鑑定與物性探討

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王志銘(Chih-Min Wang) 查詢紙本館藏

畢業系所

化學學系

論文名稱

有機－無機混合配位基化合物之合成、結構鑑定與物性探討
(Synthesis, Crystal Structures and Properties of Organic-Inorganic Hybrid Compounds)

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摘要(中)

摘要
本論文採用中溫水熱法合成5個新穎結構的金屬磷酸鹽化合物，我們將化合物分類如下：
Ⅰ·含對位尼古丁酸配位基 (INT = isonicotinic acid)的金屬磷酸鹽化合物。
CuVO2(HINT)(PO4)
Zn2(HINT)2(HPO4)2
(1)
(2)
Ⅱ·含4,4’-bipyridine的金屬磷酸或砷酸鹽化合物。
CuVO2(4,4’’-bpy)(PO4)
CuVO2(4,4’’-bpy)(AsO4)
(3)
(4)
(H24,4’’-bpy)[(VO2)4(PO4)2]
(5)
以上化合物均由單晶X-光繞射儀鑑定結構，X-光能量散佈光譜儀(EDX)測得過渡金屬及磷等元素，X-光粉末繞射初步分析化合物的新穎性及純度，熱重分析(TGA)判斷化合物的熱穩定性及有機分子的存在，元素分析(EA)確定化合物中碳、氫、氮元素的比例。
第1系列中介紹2個化合物，這2個化合物是首次利用對位尼古丁酸合成的金屬磷酸鹽化合物。化合物1為混金屬銅、釩的磷酸鹽化合物，其中銅氧多面體共邊連成鏈狀，釩氧、磷氧多面體間共角連結並以μ3形式和銅氧多面體連結形成1層，對位尼古丁酸則利用1端的酸基以bidentate的形式配位在銅原子上，另1端的氮原子則被質子化 (protonated)使整個有機分子垂吊在層間。化合物2是磷酸鋅的化合物，對位尼古丁酸利用酸基的1端以monodentate的形式配位在鋅原子上，另1端的氮原子則被質子化垂吊在層間，並以固態核磁共振 (NMR)證實磷酸根及有機分子在結構中的形式，此2個化合物於第2章中詳細描述與討論。
第2系列中介紹3個含4,4’-bipyridine的金屬磷酸或砷酸鹽化合物。化合物3、4是等結構 (isostructure)的化合物，具有3維柱狀結構的銅、釩混金屬磷酸或砷酸鹽化合物，並以超導量子干涉磁量儀 (SQUID)測量磁性並確定化合物中金屬的價數。化合物5由4個釩原子形成的釩原子團簇和磷酸分子連接成二維的層狀化合物，其中4,4’-bipyridine的氮都被質子化，在結構裡扮演模版的角色，此3個化合物於第3章及第4章中詳加描述與討論。

摘要(英)

Abstract
In the thesis, we report five novel metal phosphates have been syn- thesized under hydrothermal conditions and structurally characterized by single X-ray diffaction.
Type Ⅰ:The first mixed-metal phosphate and metal phosphate incorporate isonicotinate ligand, CuVO2(HINT)(PO4), 1; Zn2(HINT)2(HPO4)2, 2.
Type Ⅱ:Two mixed metal organic-inorganic hybrid compounds, CuVO2(4,4’-bipyridine)(PO4), 3; CuVO2(4,4’-bipyridine)(AsO4), 4, have a pillared layer structure.
Type Ⅲ:The clustered vanadium phosphate, (4,4’H2bipyridine)[(VO2)4(PO4)2], 5, was a layer structure.
The formulations were confirmed by single-crystal X-ray diffraction, Energy-dispersive X-ray fluorescence spectroscopy (EDS), powder X-ray diffraction, thermogravimetric analysis (TGA), elemental analysis (EA), magnetic susceptibility measurements, and solid state NMR spectroscopy.
The compound 1 was the first mixed-metal phosphate. The structure consists of 2D neutral sheets of bimetallic oxide layers with the isonicotinate ligand being coordinated to copper in a bidentate fashion as a pendent group. The compound 2 was a noval zinc phosphate combined with isonicotinate ligand. Each Zn is tetrahedrally coordinated by three phosphate groups and one carboxylate group of the ligand in a mono- dentate fashion. So two compounds 1 and 2 being successfully synthesiz- ed would be the start for the study of the Metals/isonicotinate ligand/ phosphate system. The compounds 3 and 4 were isostructure linked through 4,4’-bipyridine pillars into a 3D framework. The compound 5 was a novel vanadium phosphate with V4O84+ clusters. The structure consists of phosphate-bridged vanadium (Ⅴ) clusters to form a layer structure in the presence of the protonated 4,4’-H2bipyridine as the structure-directing agent.

關鍵字(中)

★ 有機無機混成
★ 金屬磷酸鹽

關鍵字(英)

★ coordination poolymor
★ organic-inorganic hybrid
★ metal phosphate

論文目次

目錄
摘要 Ⅰ
謝誌 Ⅲ
目錄 Ⅳ
圖目錄 Ⅵ
表目錄 Ⅶ
第一章緒論
1-1 前言 1
1-2 研究方式 3
1-3 使用的儀器及機型 5
1-4 單晶X-光繞射實驗與晶體結構解析 6
1-5 研究成果 10
第二章銅、釩混金屬與鋅磷酸鹽化合物的結構與性質探討
2-1 前言 16
2-2 實驗部分 17
2-2-1 藥品 17
2-2-2 化合物的合成條件 17
2-2-3 粉末X-光繞射分析(PXRD) 18
2-2-4 化合物的元素分析 18
2-2-5 化合物的熱重分析 (TGA) 20
2-2-6 化合物的固態核磁共振測量 (NMR) 20
2-2-7 化合物的晶體結構解析 20
2-3 結果與討論 22
2-3-1 晶體結構描述與討論 22
2-3-2 固態核磁共振分析 25
2-3-3 結論 25
第三章銅、釩混金屬磷酸鹽化合物的結構與性質探討
3-1 前言 40
3-2 實驗部分 40
3-2-1 藥品 40
3-2-2 化合物的合成條件 41
3-2-3 粉末X-光繞射分析(PXRD) 41
3-2-4 化合物的磁性分析研究 42
2-2-5 化合物的熱重分析 (TGA) 42
3-2-6 化合物的元素分析 42
3-2-7 化合物的晶體結構解析 43
3-3 結果與討論 45
3-3-1 晶體結構描述與討論 45
3-3-2 結論 46
第四章釩磷酸鹽化合物的結構與性質探討
4-1 前言 56
4-2 實驗部分 56
4-2-1 藥品 56
4-2-2 化合物的合成條件 57
4-2-3 粉末X-光繞射分析(PXRD) 57
4-2-4 化合物的元素分析 58
4-2-5 化合物的晶體結構解析 58
4-3 結果與討論 59
4-3-1 晶體結構描述與討論 59
4-3-2 結論 60
第五章結論 69
參考文獻 70
附錄(1)－CuVO2(HINT)(PO4)的晶體資料 73
附錄(2)－Zn2(HINT)2(HPO4)2的晶體資料 79
附錄(3)－CuVO2(4,4’-bpy)(PO4)的晶體資料 87
附錄(4)－CuVO2(4,4’-bpy)(AsO4)的晶體資料 93
附錄(5)－(H2C10H8N2)[(VO2)4(PO4)2]的晶體資料 100

參考文獻

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指導教授

李光華(Kwang-Hwa Lii)

審核日期

2003-7-9

推文