磷酸钴微孔晶体的合成、转化与稳定

摘要

近年来，组成众多、结构多样的过渡金属磷酸盐已经被大量合成出来，并且该类材料在催化反应、光学、电磁学和离子交换等方面有潜在的应用价值。但是由于该类材料在作为催化剂使用时结构不稳定，如在高温下结构易发生转化或坍塌而阻止了其进一步的工业应用。本文主要对过渡金属磷酸钴微孔晶体材料进行了合成、稳定和转化的研究，主要工作如下:
　　 1、针对磷酸钴微孔晶体难以合成展开研究，发现溶剂对于Co2+配位情况有很大影响。醇体系比水体系更容易合成Co2+为四配位的CoPO4晶体。选取乙二醇为溶剂，分别在1,3-丙二胺，三乙烯四胺和二乙烯三胺做模板剂的体系中合成出多种不同结构的CoPO4晶体。
　　 2、发现了以乙二胺为模板剂获得的四种不同结构微孔晶体磷酸钴（CoPO-en-1、CoPO-en-2、CoPO-en-3和CoPO-en-4）之间在合成过程中存在互相转化的现象。采用控制合成温度、时间、分段晶化的方法获得了它们之间对应的转化关系。研究发现:在水热合成过程中，CoPO-en-2、CoPO-en-4分别是CoPO-en-1、CoPO-en-3的晶化中间物，在较低晶化温度下或者较高温度的晶化初期，可以发现它们的身影，一旦晶化温度升高或者晶化时间延长，它们就分别转化为CoPO-en-1和CoPO-en-3。
　　 3、采用焙烧氧化的方法研究以乙二胺为模板剂所合成的磷酸钴微孔晶体结构之间的转化时，发现CoP O-en-1和CoPO-en-5在马弗炉中焙烧时，随着温度的升高，二者结构热稳定性逐渐变差。同样，CoPO-en-2、CoPO-en-3、CoPO-en-4在焙烧的过程中它们并没有像CoPO-en-1那样结构的热稳定性逐渐变差，而是随着焙烧温度的升高，它们出现了结构转化。CoPO-en-2、CoPO-en-3、CoPO-en-4都能通过焙烧转化为CoPO-en-1，体现了几种微孔磷酸钴结构间的稳定性的差异。
　　 4、用不同氧化剂处理以上结构时，通过探究氧化反应条件，对氧化前后样品进行表征。初步实验结果表明，用不同氧化剂处理上述磷酸钴微孔晶体时，它们的结构没有发生转化且它们结构的热稳定性没有明显的变化。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

第一节 磷酸盐微孔晶体材料的产生和发展

1．1．1 磷酸铝微孔晶体材料

1．1．2 其他过渡金属磷酸盐微孔晶体材料

1．1．3 磷酸锌微孔晶体材料的产生与发展

1．1．4 磷酸钴微孔晶体材料

第二节 选题依据

第二章 实验部分

第一节 试剂与原料

第二节 实验仪器与装置

第三节 产物的合成方法

第四节 产物基本理化性质与结构解析

2．4．1 粉末X射线衍射物相分析

2．4．2 晶体形貌的观察

2．4．3 晶体结构的测定

2．4．4 热重-示差量热分析

第三章 磷酸钴微孔晶体的合成

第一节 乙二醇为溶剂合成磷酸钴微孔晶体的探索

3．1．1 乙二醇为溶剂不同模板剂导向合成的磷酸钴微孔晶体

3．1．2 分别改变合成CoPO-A、CoPO-en-1和CoPO-B的条件获得其他产物

第二节 以乙二胺为模板剂导向合成的微孔晶体磷酸钴

3．2．1 CoPO-en-1和CoPO-en-2的合成与结构

3．2．2 CoPO-en-1和CoPO-en-2的结构

3．2．3 CoPO-en-1和CoPO-en-2的晶化温度和时间对其结晶的影响

3．2．4 CoPO-en-3和CoPO-en-4的合成

3．2．5 CoPO-en-3和CoPO-en-4的结构

3．2．6 CoPO-en-3和CoPO-en-4合成条件的探索

3．2．7 CoPO-en-5的合成

3．2．8 CoPO-en-5的结构

3．2．9 CoPO-en-1和CoPO-en-5共生关系研究

第三节 结果与讨论

第四节 本章小结

第四章 磷酸钴微孔晶体的转化与稳定

第一节 焙烧氧化乙二胺体系中合成的磷酸钴微孔晶体

第二节 不同氧化剂氧化磷酸钴微孔晶体

4．2．1 高锰酸钾为氧化剂

4．2．2 过氧化氢为氧化剂的氧化实验

4．2．3 紫外表征氧化前后的CoPO-en-1

第三节 Co(Ⅲ)PO4-en-1微孔晶体的合成探索

第四节 本章小结

第五章 乙二胺导向合成的微孔晶体磷酸钴的转化现象

第一节 合成体系中四种磷酸钴微孔晶体的转化现象

5．1．1 合成体系中CoPO-en-2向CoPO-en-1的转化

5．1．2 合成体系中CoPO-en-4、CoPO-en-3以及CoPO-en-1之间的转化

第二节 CoPO-en-2、CoPO-en-3、CoPO-en-4向CoPO-en-1的焙烧转化

第三节 CoPO-en-1、CoPO-en-2、CoPO-en-3和CoPO-en-4的结构与转化原因

5．3．1 CoPO-en-2向CoPO-en-1的转化

5．3．2 CoPO-en-4向CoPO-en-3的转化

5．3．3 CoPO-en-4、CoPO-en-3、CoPO-en-2、CoPO-en-1结构演化与稳定性

第四节 本章小结

第六章 全文总结

参考文献

致谢

个人简介

在学期间发表的学术论文与研究成果