论文部分内容阅读
磷基金属氧化物(MPO)是多孔材料中重要的一员,由于其多样化的结构和吸引人的性质如光致发光,催化,吸附,膜,非线性光学,质子传导和离子交换而变得越来越重要。M-O-P键具有很好的稳定性,可以获得坚固的无机骨架并表现出良好的水热稳定性。最近,人们开始尝试用连接点较少的亚磷酸根取代磷酸根,期望产生更加空旷的有趣结构。稀土金属由于其自身的4f电子层,为多种能级跃迁创造了条件,因而含有镧系元素的材料可以在磁性和光致发光领域表现出独特的性质,具有材料宝库的美称。因此,镧系金属亚磷酸-草酸盐系列具有一定的研究价值。本论文选取不同的有机胺和氨基酸作为结构导向剂,在水热或无溶剂条件下,探索新型镧系金属亚磷酸-草酸化合物的合成与设计,并对其荧光、质子传导等性能做进一步研究。为新型质子传导材料的开发提供理论和参考。首先以N,N’-二甲基哌嗪为结构导向剂合成了两种不同结构的新型稀土磷基化合物材料。其中,在水热条件下合成了镧系亚磷酸-草酸盐{[Ln2(C2O4)3(H2PO3)2](C6H16N2)·2H2O Ln=Gd3+(1),Tb3+(2)和Dy3+(3)}(化合物1-3);在无溶剂的条件下合成了亚磷酸钬Ho(H2PO3)4(C6N2H16)0.5(化合物4)。化合物1-3具有三维开放骨架结构,结构中有两种类型的12环通道,分别在ab和bc平面,通道中存在水分子。因此,化合物1-3表现出良好的质子传导。在高温和高湿度条件下,质子传导率分别为1.10×10-3 S cm-1,1.94×10-3 Scm-1,1.07×10-3 Scm-1。此外还研究了不同湿度对活化能的影响。同时,化合物2在354 nm激发波长下显示在489,544,585和620 nm处的四个特征发射带,四个波段归因于5D4→7FJ(J=6,5,4,3)的跃迁。化合物3在296 nm激发,并显示Dy3+离子的典型黄色发光。化合物4是采用符合绿色化学理念的无溶剂合成法,合成的由亚磷酸单元修饰的一维链状结构的新型亚磷酸钬化合物,值得注意的是,在结构中存在左右手螺旋链。其次以L-组氨酸为配体,在水热条件下成功合成了一种新型Ln-MOF材料La2(C2O4)(C6H9N3O2)(H2O)·(H2O)n(化合物5)。该化合物具有三维开放骨架结构。L-组氨酸作为配体修饰在波浪形镧草酸链两侧,通过草酸桥连形成三维开放骨架。化合物5表现一定的荧光性能。最后通过原位反应在溶剂热条件合成了两种新的具有不同骨架的亚磷酸-草酸盐Co(H2PO3)(C2O4)·(C2H8N)(化合物6和7),化合物6是一个二维层状结构,其二维层中包含12元环窗口。7是一个三维开放骨架,在ac平面和bc平面中分别存在不同的12环通道。ac平面中形成的二维层与化合物6的二维层很相似。区别在于:化合物6中是一对[H2PO3]-假四面体与锯齿状钴草酸链中相邻的两个钴原子连接,而化合物7是一个[H2PO3]-假四面体与锯齿状钴草酸链中相邻的两个钴原子连接。还讨论了混合溶剂对晶体合成的影响。变温磁化率测试表明,化合物6、7具有一定的反铁磁性。