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金属硫属化物是一类重要的功能材料,在热电、光电、非线性学等方面有广泛的应用前景。微孔金属硫属化物集多孔性和半导体性于一身,具有良好的离子交换、光催化和快离子电导等性质。近年来,新的硫属化物微孔材料鲜有报道。选择新的结构导向剂以及合成方法的变革,是硫属化物微孔材料合成亟待解决的问题。本论文利用原位产生的模板剂、离子液体等非常规的结构导向剂或模板,应用溶剂热、离子热制备了Ag-Sn-Se和Sn-Se两个系列新颖的晶态微孔金属硫属化物。本论文报道了[(Me)2NH2]0.75[Ag1.25SnSe3](1);[(MeNH2)0.05Cs0.70][Ag1.25Se3Sn](1Cs);[(MeNH2)0.10Rb0.65][Ag1.25Se3Sn](1Rb);[(MeNH2)0.25(NH4)0.50][Ag1.25Se3Sn](1NH4);[bmim]4[Sn9Se20](2);[bmmim]4[Sn9Se19(Se2)0.9Se0.1](3);[bmmim]4[Sn9Se20](4);[prmmim]4[Sn9Se20](5);α-[bmmim]2[Sn3Se7](6);[(bmim)Ni(deta)2][Sn3Se7]Cl(7);β-[bmmim]2[Sn3Se7](8);[prmmim]2[Sn3Se7](9);[pmmim]8[Sn17Se38](10);[hmmim]s[Sn17Se38](11);[prmmim]2[Sn4OSe7(Se4)](12)和[bmmim]2[Sn4OSe6(Se4)2](13)共16个新的化合物的合成,结构和性能研究。
化合物[(Me)2NH2]0.75[Ag1.25SnSe3](1)是以原位反应产生的二甲胺为模板的三维微孔银锡硒化合物。化合物1对Cs+、Rb+和NH4+具有离子交换性能。特别有意义的是该化合物在很宽的pH范围内对Cs+快速的交换能力和极高的选择性,是已报道Cs+交换试剂中最好的一个。对离子交换产物(1Cs)、(1Rb)和(1NH4)的结构研究表明,阴离子骨架具有柔性,可对离子交换产生响应。
化合物2-13是以离子液体为模板的SnSe基硫属化物。我们首次提出以离子液体和有机胺共同结构导向合成晶态多孔硫属化物,并在单一SnSe基硫属化物实现了结构的多样化。其中化合物[bmim]4[Sn9Se20](2),[bmmim]4[Sn9Se19(Se2)0.9Se0.1](3)和[bmmim]4[Sn9Se20](4)是具有超大微孔的三维开放骨架结构。同构的化合物[pmmim]8[Sn17Se38](9)和[hmmim]8[Sn17Se38](10),其二维阴离子层是由四方形的纳米管有序排列而成;这种纯无机组分构建的高度有序的晶态纳米管是罕见的。我们还重点研究了离子液体和有机胺在金属硫属化物合成中的作用规律,为离子热合成新颖晶态硫属化物指明了新的方向。