利用水熱和離子熔液法合成鑭系金屬草酸化合物

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彭雪芬(Hsueh-Fen Peng) 查詢紙本館藏

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化學學系

論文名稱

利用水熱和離子熔液法合成鑭系金屬草酸化合物
(The Synthesis of Lanthanide Oxalates by Using Hydrothermal and Ionothermal Methods)

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摘要(中)

本論文研究利用中溫水熱法和離子熱法合成兩個新穎結構的鑭系金屬草酸化合物：
[CH6N][Eu(H2O)(C2O4)2]•2H2O (A)
[C13H28N2][LnZn(C2O4)3.5]•H2O [ Ln = Er (B1) 和 Tm (B2) ]
以上所列之化合物均能得到單晶，利用單晶X-光繞射儀決定結構及化學式，以粉末X-光繞射分析確定產物的純度與元素分析確定化合物中C、H和N元素比例，藉由熱重分析研究化合物的熱性質和紅外線光譜進行結構組成分析，並利用超導量子干涉儀測量化合物的磁性現象。
化合物A是以中溫水熱法合成，結構中只有一種配位環境的Eu3+，為九配位，由六個草酸根交替連接六個銪氧多面體形成蜂巢型的層狀結構，再經由垂直方向的草酸根同樣以雙邊雙螯的方式連接層與層，進而形成具有12圓環的三維骨架結構，有機胺陽離子和水分子座落於孔道間。
B系列的兩個化合物互為等結構化合物，以離子熱法合成。其結構由LnO8多面體以草酸單元相互連接形成鋸齒型長鏈，再由ZnO6三角錐以草酸作為架橋連接相鄰的兩條長鏈，進而形成二維層狀結構，最後由鋅離子與垂直平面方向的草酸根配位形成具有8圓環和16圓環的三維骨架，有機胺陽離子和水分子填充於隧洞中。結構中的草酸根皆是以雙邊雙螯的方式連接金屬。B系列化物除去結晶水後結構保持完整，具有良好的熱穩定性。

摘要(英)

Three metal oxalates compounds, [CH6N][Eu(H2O)(C2O4)2]•2H2O (A) and [C13H28N2][LnZn(C2O4)3.5]•H2O [ Ln = Er (B1) 和 Tm (B2) ], were synthesized by hydrothermal and ionothermal methods and structurally characterized by single-crystal X-ray diffraction, thermogravimetric analysis, and magnetic susceptibility.
In A, the linkages between the Eu3+ and oxalate units give rise to layered architecture with 12-membered (6 Eu and 6 oxalates) honeycomblike apertures wherein the amine and water molecules are located. The Eu-oxalate layers are cross-linked by another oxalate unit giving rise to a three- dimensional structure .
Both B1 and B2 comprise LnO8 decahedra, ZnO6 trigonal prism and oxalate anions forming 2-D layers which connected via bisbidentate oxalate anions to form a 3-D framework, and delimit 8- and 16-membered ring channels alone a axis. B1 and B2 are thermally stable up to 300℃. The series B are the first 3D 3d-4f heterometallic oxalates under ionothermal conditions.

關鍵字(中)

★ 水熱法
★ 鑭系金屬草酸鹽
★ 離子熱法

關鍵字(英)

★ Hydrothermal
★ Lanthanide Oxalates
★ Ionothermal

論文目次

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 viii
表目錄 xii
第一章緒論 1
1-1 前言 1
1-2 離子熔液 6
1-2-1 綠色化學 6
1-2-2 離子熔液簡介 7
1-2-3 離子熔液簡記法 10
1-2-4 離子熔液發展 10
1-2-5 離子熔液應用在合成孔洞材料 11
1-3 研究成果 14
第二章實驗部份 15
2-1 合成方法簡介 15
2-1-1 水熱反應 15
2-1-2 藥品清單 20
2-2 結構鑑定方法 21
2-2-1 儀器機型 21
2-2-2 單晶X光繞射與結構解析 21
2-2-3 粉末X光繞射分析 (PXRD) 26
2-2-4 元素分析 (EA) 26
2-2-5 熱重量分析 (TGA) 26
2-2-6 傅立葉紅外線吸收光譜分析 (IR) 27
2-2-7 超導量子干涉磁量儀(SQUID)磁性分析 27
第三章含有機模板之銪草酸鹽 31
3-1 前言 31
3-2 實驗部份 34
3-2-1 反應方法 34
3-2-2 [CH6N][Eu(H2O)(C2O4)2]•2H2O (A) 的合成條件 35
3-3 單晶X –光結構解析 35
3-4 化合物結構鑑定 37
3-4-1粉末X –光繞射分析 37
3-4-2 元素分析 38
3-4-3 熱重量分析 38
3-4-4 傅立葉紅外線吸收光譜分析 40
3-5 結果與討論 41
3-5-1 結構描述 41
3-5-2 磁性探討 45
第四章含有機模板之混金屬草酸鹽 47
4-1 前言 47
4-2 實驗部份 50
4-2-1 離子熔液的合成 50
4-2-2 反應方法 51
4-2-3 [C13H28N2][ErZn(C2O4)3.5]•H2O (B1) 合成條件 52
4-2-4 [C13H28N2][TmZn(C2O4)3.5]•H2O (B2) 合成條件 52
4-3 單晶X –光結構解析 53
4-3-1 [C13H28N2][ErZn(C2O4)3.5]•H2O (B1) 晶體結構解析 53
4-3-2 [C13H28N2][TmZn(C2O4)3.5]•H2O (B2) 晶體結構解析 54
4-4 化合物結構鑑定 55
4-4-1粉末X –光繞射分析 55
4-4-2 元素分析 57
4-4-3 熱重量分析 57
4-4-4 傅立葉紅外線吸收光譜分析 61
4-5 結果與討論 63
4-5-1 結構描述 63
4-5-2 熱處理 70
4-5-4 化合物B2 磁性探討 74
第五章結論 77
參考文獻 79
附錄 86

參考文獻

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指導教授

李光華(Kwang-Hwa Lii)

審核日期

2008-7-18

推文