新型微孔亚磷酸铝晶体材料的合成与规律探索

摘要

微孔化合物具有独特的孔道结构，在催化、吸附、离子交换、分离和主-客体组装等领域具有广泛的应用。本文通过回顾微孔材料的发展史，特别是亚磷酸盐微孔晶体材料的特点、结构、发展及表征及两亲性分子和小分子凝胶的发展，确立了本论文主要研究的方向是新型微孔亚磷酸铝晶体材料的合成与规律探索。主要工作如下：
　　 1、首先利用亚磷酸为磷源，分别利用1，3-丙二胺和哌嗪为模板剂合成出了两种新型结构的亚磷酸铝材料NKX-9和NKX-10；通过粉末X射线衍射、拉曼分析、红外分析等方法对其进行了初步表征，确定了两种材料的新颖性；然后利用X射线单晶衍射仪得到了两种材料的晶体结构：NKX-9为单斜晶系，NKX-10为正交晶系，两种结构中的A1均为6配位。两种材料都含有相同类型的无限长链的无机链(由HPO3四面体排列在无限A1-O-A1链的两侧而形成)，之后无机链与有机胺离子相互作用形成了两种晶体的三维结构。所特殊的是，在NKX-10的结构中无机链与哌嗪离子形成了有机无机杂化环，并随着无机链的延伸，形成了有机无机杂化孔道(其结构类似于其他微孔材料中形成的三维无机孔道)，且这种结构的出现相对提高了NKX-10的稳定性。其次利用乙二胺，丁二胺，二乙烯三胺为模板剂，使用亚磷酸作为磷源合成了三种未知结构的亚磷酸铝材料；对三种材料的合成条件和合成方法进行了简单讨论，并通过粉末X射线衍射、拉曼分析、红外分析等方法对三种材料进行了初步表征，确定了三种材料的新颖性。
　　 2、探讨了有机胺，溶剂，外加HF几种因素在亚磷酸铝合成中的影响，探讨了有机模板剂骨架电荷密度对生成亚磷酸铝无机骨架结构的影响，发现模板剂(有机胺)质子化后所带正电荷密度随C/N比的升高而降低；当C/N比较低时，质子化的有机胺所带正电荷密度较大，趋向于导向生成骨架负电荷较大的一维无机骨架；之后讨论了水量大小，外加HF对合成晶体的晶体尺寸、晶体生长取向、晶体完美度的影响，同时发现完全更换溶剂达到了更突出的效果，合成出了一种新型的亚磷酸铝材料，并对其进行了初步表征。
　　 3、探讨了一种特殊的有机模板剂--1，6-己二胺在亚磷酸铝材料合成中特殊现象，发现了己二胺具有类表面活性剂的性质，类似表面活性剂在水中形成胶束而在溶液中形成了小分子聚集体现象，并表现出了随着浓度，温度的改变，聚集体形态发生变化的性质，探索了己二胺在亚磷酸铝体系中的临界浓度；之后探索己二胺现象在其他体系中的应用。