新型多钒氧酸盐的水热合成、晶体结构与性质表征

摘要

本文从水热合成方法入手，开展了对钒、钒钨同多及杂多金属氧酸盐化合物的合成、结构和性质研究，合成了七个未见文献报道的V-O簇合物，完成了X-射线单晶结构解析，并以IR、DTA-TG、粉末XRD、EPR等手段对化合物的性质进行了表征。 1．水热合成和结构解析了一个新的钒钨杂多金属氧酸盐化合物，[Co4(HPO3)2(C12H8N2)8(H2O)2(H3O)[PW9VIV3IVO40(VIVO)2]·H2O(1)，在化合物(1)中有一个新型的二帽假Keggin结构的杂多阴离子[PW9VIV3IVO40(VIVO)2]5-和一个新的四核阳离子[Co4(HPO3)2(C12H8N2)8(H2O)2]4+，它们通过氢键相互作用形成具有三维超分子结构的化合物。化合物(1)是单斜晶系、空间群是P2(1)/c，a=13.321(3)A，b=23.351(4)A，c=18.877(4)A，β=94.858(2)°，V=5850.7(19)A3，Z=2。 2．水热合成和结构解析了三个具有三维孔道结构的多钒氧酸盐化合物{[Cu4V13IV5VO42(NO3)(C3H10N2)8]·10H2O}n(2)，{[Cu4V12IVV6VO42(SO4)(C3H10N2)8]·10H2O}n(3)和{[Cu4V18O42(HCOO)(H2O)8]·12H2O}n(4)。结构分析表明化合物(2)和(3)是同构的，他们都是由钒氧簇阴离子[V18O42(XOy)]8-(x=N，y-3或X=S，y=4)和μ2-[Cu(C3H10N2)2]2+阳离子连接形成的具有经典ACO拓扑结构的化合物。化合物(2)是四方晶系、空间群是P4/nnc,a=b=15.1128(12)A，C=18.670(3)A，V=4264.1(9)A3，Z=2；化合物(3)是四方晶系、空问群是P4/nnc，a=b=15.1131(10)A，c=18.588(10)A，V=4245.5(7)A3，z=2。这两个化合物在[001]方向上的孔道尺寸约为7.5 A×7.5 A。化合物(4)是四方晶系、空间群是14/m，a=15.15l(4)A，b=15.151(4)A，c=18.607(10)A，V=4271(3)A3，Z=2。 3．水热合成和结构解析了一种含有{V16O32C1}钒氧簇阴离子结构的化合物(C6H13N2)4V16O32C1·2H2O(5)。它是由一个独立的{V16O32C1}阴离子和一个游离的质子化的三乙烯二胺构成，质子化的三乙烯二胺起到了平衡电荷的作用，使其成为一个稳定的化合物。化合物(5)是立方晶系、空间群是F-43m，a=18.6284(17)A，V=6464.4(10)A3，Z=2。 4．水热合成和结构解析一种磷钒酸盐化合物Na4P2V5O17·7.67H2O(6)，同时进行了性质表征。它是由PO4四面体作为桥连接着{V10O26}的建筑单元形成的一个三维的孔道结构，其中{V10O26}的建筑单元与{Na6O13P6}簇在空间位置上交替出现。PO4四面体作为桥是这个化合物的一个结构特点，在磷钒酸盐化合物结构中是第一次报道。化合物(6)是立方晶系、空间群C2/m，a=15.9953(9)A，V=4092.4(4)A3，Z=6。 5．水热合成和结构解析一种新的一维链状结构的钒氧酸盐化合物Cu(phen)2V2O6(H2O)·H2O(7)，在这个化合物中的钒原子是四配位的四面体结构，相邻的四面体共顶点进一步形成具有一维链状结构的化合物。化合物(7)是单斜晶系、空间群是P2(1)/c，a=16.644(4)A，b=14.226(4)A，c=10.254(3)A，β=97.339(3)°，V=2407.8(11)A3，Z=4。

目录

声明

第一章文献综述

1.1多酸化学

1.1.1杂多及同多金属氧酸盐

1.1.2多金属氧酸盐的合成

1.2多钒金属氧酸盐

1.2.1[V3O9]3-[15]钒氧簇阴离子的结构

1.2.2[V5O14]3-[26]钒氧簇阴离子的结构

1.2.3[V10O26]4-[34]钡氧簇阴离子的结构

1.2.4[V10O28]6-[35]十钒酸盐阴离子的结构

1.2.5[V12O32]4-[38]钒氧簇阴离子的结构

1.2.6[H12VV12O36(VⅣO4)]4-[39]阴离子的结构

1.2.7[V13O34]3-[40]钒氧簇阴离子的结构

1.2.8[V16O38(H2O)]7-[43]和[V16O38(Cl)]8-[42]阴离子的结构

1.2.9[V18O42]12-簇阴离子以及{V18O42(Cl)}和{V18O42(XO4)}(X=V，S)阴离子结构

1.3多酸化合物的应用

1.3.1生物、药物化学方面的应用

1.3.2催化领域的应用

1.3.3材料化学方面的应用

1.3.4分析化学方面的应用

1.4课题选择意义

1.5仪器与试剂

1.5.1试剂

1.5.2测试手段

第二章新的双帽假Keggin结构的钨钒磷酸盐化合物的合成、晶体结构和性质表征

2.1引言

2.2晶体合成

2.2.1[Co4(HPO3)2(C12H8N2)8(H2O)2(H3O)[PW9VIV3IVO40(VIVO)2]·H2O(1)的合成

2.2.2元素分析

2.3晶体结构

2.3.1 X-射线晶体学衍射数据

2.3.2[Co4(HPO3)2(C12H8N2)8(H2O)2(H3O)[PW9VIV3IVO40(VIVO)2]·H2O(1)的晶体结构

2.4性质表征

2.4.1红外光谱

2.4.2 TG研究

2.4.3磁性研究

2.5小结

第三章三种新的三维孔道结构钒氧酸盐合成、晶体结构与性质表征

3.1引言

3.2晶体合成

3.2.1{[Cu4V13IVV5VO42(NO3)(C3H10N2)8]·10H2O}n(2)的合成

3.2.2{[Cu4V12IVV6VO42(SO4)(C3H10N2)8]·10H2O}n(3)的合成

3.2.3{[Cu4V18O42(HCOO)8H2O]·12H2O}n(4)的合成

3.2.4三种化合物合成条件的比较

3.2.5合成条件的讨论

3.3 晶体结构

3.3.1 X-射线晶体学衍射数据

3.3.2{[Cu4V13IVV5VO42NO3（C3H10N2）8]·10H2O}n(2)和{[Cu4V12IVV6VO42（SO4）（C3H10N2）8]·10H2O}n(3)的晶体结构

3.3.3{[Cu4V18O42（HCOO）（H2O）8]·12H2O}n(4)晶体结构

3.4性质表征

3.4.1红外光谱

3.4.2TG研究

3.4.3 XRD粉末衍射

3.4.4磁性研究

3.5小结

第四章一种新的含有{V16O32}钒氧簇化合物的合成、晶体结构与性质表征

4.1引言

4.2晶体合成

4.2.1(C6H13N2)4V16O32C1·2H2O(5)的合成

4.3晶体结构

4.3.1 X-射线晶体学衍射数据

4.3.2(C6H13N2)4V16O32Cl·2H2O(5)的晶体结构

4.4性质表征

4.4.1红外光谱

4.4.2TG研究

4.5小结

第五章一种新的由{PO4}桥连接的三维结构的磷钒化合物的合成、晶体结构与性质表征

5.1引言

5.2晶体合成

5.2.1 Na4P2V5O17·7.67H2O(6)的合成

5.3晶体结构

5.3.1X-射线晶体学衍射数据

5.3.2 Na4P2V5O17·7.67H2O(6)的晶体结构

5.4性质表征

5.4.1红外光谱

5.4.2.TG研究

5.4小结

第六章一种新的一维链状钒氧酸盐化合物的合成、晶体结构与性质表征

6.1引言

6.2晶体合成

6.2.1Cu(phen)2V2O6(H2O)·H2O(7)的合成

6.3晶体结构

6.3.1 X-射线晶体学衍射数据

6.3.2Cu(phen)2V2O6(H2O)·H2O(7)的晶体结构

6.4性质表征

6.4.1红外光谱

6.4.2TG研究

6.5小结

第七章结论

参考文献

致谢

附录