钨磷酸盐、锡酸钠、钛酸钠新化合物合成与结构表征

摘要

水热法和固相法是合成晶体材料的两类重要方法，与常温常压比较，水热条件下物质的理化性能均有很大变化，其问既可能产生新的化学反应，又可以使反应速度大为提高，因此作为制备新材料的强有力手段，水热法被广泛应用于制备超细及异型粉体、新型陶瓷、晶体、复合氧化物、新型结构材料等方面。而固相法由于实验条件易于控制，且可得到高温条件下稳定相等优点是较早应用在晶体合成的方法。 本文通过水热法对钨磷酸盐体系，高温固相法对钛酸钠、锡酸钠进行了合成的研究，并利用X射线粉末和单晶衍射法，结合EDX能谱和红外吸收光谱等方法确定了合成产物的结构和化学组成，使用SEM扫描电子显微镜和光学显微镜对晶体形貌进行了观察。共合成和表征了五个化合物： 1、新化合物Rb3PO4W12O36，该化合物由水热法制得，为典型的Keggin型结构，为立方晶系，空间群为Pn-3m(224)，a=11.6608(1)A，V=1585.56(2)A3。该化合物结构上具备Keggin结构的典型特征，中心原子为PO4四面体，被12个WO6八面体包围，WO6八面体之问每三个形成三金属簇共边相连，四个三金属簇与中心四面体共顶角相连，形成空间孔洞结构，Rb原子位于孔洞中。此结构是在化合物K2.4(H3O)0.6PO4W12O36单晶结构模型基础上通过X射线粉末衍射法，由Rietveld方法精修而得。 2、新化合物M12W8O20PO4(HPO4)8Cl·H2O(M=NH4+、Cs+)，该化合物由水热法制得。为新型的钨磷酸盐，四方晶系，空间群为P4/m(83)，该化合物结构属于层状结构，P原子存在两种配位环境，其中P(1)O4四面体与W06八面体交替相连形成八元环，P(2)O(1)8基团为局部无序配位，处于垂直于c轴的ab平面，该平面与八元环平行，沿c轴方向上，该基团处垂直于八元环的中心轴向上。P(2)O(1)8中与P(2)配位的O原子在结构中的占有率仅为0.5。即P(2)实际配位数为4而不是8。一个Cs(N)2原子位于八元环的平面中心，4个Cs(N)4原子分布在环外侧，八元环构成在垂直于c轴方向的平面结构，两个八元环之间为Cs(N)3原子。晶体结构在空间上沿c轴方向形成孔洞，在垂直于c轴方向为八元环构成的夹层结构。其中的WO6基团在同一侧有两个最终键连O原子，从而空间上形成低维的层状结构。(NH4)12W8O20PO4(HPOP4)8Cl·H2O的结构由X射线单晶衍射法测得，化合物Cs12W8O20PO4(HPO4)8Cl·H2O的结构是在同构型化合物(NH4)12W8O20PO4(HPO4)8Cl·H2O单晶结构模型的基础上通过X射线粉末衍射法由Rietveld方法精修而得。 3、化合物Na2TiO3的结构，该化合物由高温固相法制得，为单斜晶系，空间群为C 2/c，a=9.8853(13)A，b=6.4133(8)A，c=5.5048(71) A，β=115.50(3)°，V=314.99(7)A3，与一般的钛酸钠中钨氧基团为6配位的八面体不同，该化合物形成5配位的双三角锥对面体，TiO5多面体通过共边相连，且沿c轴方向形成链状，整个结构通过Na原子的连接形成空间网络结构。此结构通过X射线单晶衍射法测得。 4、新化合物Na6Sn5O12，该化合物由高温固相法制得，为单斜晶系，空间群为C12/m l(12)，a=5.4253(11)A，b=9.3842(19)A，c=5.6581(11)A，β=108.89(3)°，V=272.55(280)A3，其中的Sn原子存在二价和四价两种价态，有两种配位环境，通过两种大小不同的SnO6八面体连接，构成了垂直于c轴的平面，而Na原子则处在上下两个平面之间，通过NaO6与SnO6共顶角O相连形成空间网络结构。此结构通过X射线单晶衍射法测得。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章钨磷酸盐及其研究进展

§1.1概述

§1.2杂多钨酸盐化合物的主要结构特征

§1.3新型杂多酸盐化合物

§1.4研究的目的及意义

第二章合成与表征方法

§2.1实验试剂与仪器

2.1.1主要试剂

2.1.2主要仪器

§2.2合成方法

2.2.1水热合成方法

2.2.2固相合成方法

2.3表征方法

2.3.1 X-射线衍射法

2.3.2红外光谱分析

2.3.3扫描电子显微镜和能量X射线散射分析EDX

第三章钨磷酸盐新化合物的合成与表征

§3.1化合物Rb3PO4W12O36的合成与结构表征

3.1.1合成

3.1.2物相分析

3.1.3结构测定

3.1.4结构的描述

§3.2化合物(NH4)12W8O20PO4(HPO4)8Cl·H2O和Cs12W8O20PO4(HPO4)8Cl·H2O的合成与结构表征

3.2.1合成

3.2.2物相分析

3.2.3结构分析

3.2.4结构描述

第四章钛酸钠与锡酸钠的合成与表征

§4.1钛酸钠与锡酸钠概述

§4.2化合物Na2TiO3的合成与结构表征

4.2.1合成

4.2.2物相分析与结构测定

4.2.3结构描述

§4.3化合物Na6Sn5O12的合成与结构表征

4.3.1合成

4.3.2物相分析与结构测定

4.3.3结构描述

第五章结果与讨论

§5.1实验结果

§5.2实验结果讨论

附表

参考文献