基于N-烷基吡啶和1，3-二烷基咪唑类离子液体为溶剂和模板剂的金属磷酸盐的离子热合成、结构与表征

摘要

近年来，人们对微孔化合物进行了系统的研究，合成得到了大量的开放式框架金属磷酸盐和亚磷酸盐，且它们在催化、分离和离子交换等领域表现出了潜在的应用价值。这些化合物一般都是在水热或溶剂热(反应介质完全为分子溶剂)反应条件下来制备的，实验中经常被使用的模板剂包括有机胺、碱土金属阳离子和金属络合物等。2004年，Morris等人报道了一种全新的微孔材料合成方法一离子热合成法。这种方法以室温离子液体或低共熔混合物为反应溶剂和模板剂，完全摆脱了原来分子溶剂的约束，化学反应环境完全是离子的。离子液体本身的优良溶解性能，低蒸汽压、高热力学稳定性和作为绿色反应溶剂的可循环性，使这种合成方法倍受化学工作者的关注。更为重要的是，离子液体同时作为反应溶剂和模板剂，有效的消除了传统微孔材料合成中不可避免的溶剂-框架和模板剂-框架之间的竞争问题。离子热体系特殊的化学反应环境，为具有新颖结构和特殊性质的新型微孔材料的合成设计带来了新的契机。
　　 本论文在离子热条件下，合成得到十一种金属(亚)磷酸盐化合物，并通过单晶X-射线衍射、粉末X-射线衍射、ICP和元素分析、红外光谱及热重分析等手段对化合物的结构和性质进行了表征。研究成果主要包括以下四个方面：
　　 (1)以N-甲基吡啶碘离子液体为反应溶剂和模板剂，合成得到具有低框架密度的手性三维开放式框架磷酸锌NIS-1(NENU Ionothermal Synthesis-1)及具有二维层结构的磷酸锌NIS-2；以N-乙基吡啶溴离子液体为反应溶剂和模板剂，合成得到二维层结构的磷酸锌NIS-3；以N-丙基吡啶溴离子液体为反应溶剂和模板剂，合成得到二维层结构的磷酸锌NIS-4。
　　 (2)以1，3-二甲基咪唑碘离子液体为反应溶剂和模板剂，合成得到二维层结构的磷酸锌NIS-5；以1-乙基-3-甲基咪唑溴离子液体为反应溶剂和模板剂，合成得到具有非心空间群和超低框架密度结构的三维开放式框架磷酸锌NIS-6和一维链状结构的磷酸铝NIS-7，及与其同构的一维链状磷酸镓NIS-8。
　　 (3)以1-乙基-3-甲基咪唑溴离子液体和咪唑的适量比混合物为反应溶剂和模板剂，合成得到与咪唑配位的零维钒磷酸盐簇NIS-9和手性三维开放式框架磷酸镓NIS-10。
　　 (4)以1-乙基-3-甲基咪唑溴离子液体为反应溶剂和模板剂，合成得到具有低框架密度和螺旋结构的三维开放式框架亚磷酸锌NIS-11。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 无机多孔材料的分类及特点

1.1.1 无机微孔材料

1.1.2 介孔材料

1.1.3 大孔材料

1.2 金属磷酸盐及亚磷酸盐微孔化合物

1.2.1 金属磷酸盐微孔化合物

1.2.2 金属亚磷酸盐化合物

1.3 离子液体及离子热合成法

1.3.1 离子液体研究简史

1.3.2 离子液体的种类

1.3.3 离子液体的性质

1.3.4 离子液体的应用

1.3.5 离子热合成法

1.4 选题目的和意义

1.5 本论文所取得的主要研究成果

1.6 实验试剂和测试手段

1.6.1 试剂

1.6.2 测试手段

参考文献

第二章 基于N-烷基吡啶溴(碘)离子液体为溶剂和模板剂的金属磷酸盐的离子热合成、结构与表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 仪器与试剂

2.2.2 合成

2.2.3 单晶结构的测定

2.3 结果与讨论

2.3.1 XRD分析

2.3.2 ICP与元素分析

2.3.3 热重分析

2.3.4 结构描述

2.4 小结

参考文献

第三章基 于1,3-二烷基咪唑溴(碘)离子液体为溶剂和模板剂的金属磷酸盐的离子热合成、结构与表征

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 仪器与试剂

3.2.2 合成

3.2.3 单晶结构的测定

3.3 结果与讨论

3.3.1 XRD分析

3.3.2 ICP与元素分析

3.3.3 热重分析

3.3.4 结构描述

3.4 小结

参考文献

第四章 与咪唑配位的金属磷酸盐的离子热合成、结构与表征

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 仪器与试剂

4.2.2 合成

4.2.3 单晶结构的测定

4.3 结果与讨论

4.3.1 XRD分析

4.3.2 ICP与元素分析

4.3.3 热重分析

4.3.4 结构描述

4.4 小结

参考文献

第五章 亚磷酸锌的离子热合成、结构与表征

5.1 引言

5.2 实验部分

5.2.1 仪器与试剂

5.2.2 化合物NIS-11的合成

5.2.3 单晶结构的测定

5.3 结果与讨论

5.3.1 XRD分析

5.3.2 ICP与元素分析

5.3.3 红外光谱

5.3.4 热重分析

5.3.5 结构描述

5.4 小结

参考文献

第六章 结 论

致谢

在学期间公开发表论文及著作情况