论文摘要
本论文采用常规方法设计合成了13个具有多维结构的多钨铋酸盐和稀土、碱土金属的化合物。并通过红外、紫外－可见光谱、元素分析、热重和单晶X-射线对晶体结构进行了表征，并对化合物的荧光性质、磁学性质和表面光电压性质进行了研究。1．以Na12[Bi2W22O74（OH）2]·44H2O(缩写为：{Bi2W22})、Na9[BiW9O33]·16H2O(缩写为：{BiW3+9})，稀土离子(Pr<sup>3+，Nd，La3+和Ce3+)和Na2CO3为原料合成了四例被多钨铋酸盐包裹稀土离子的化合物1-4：Na22[(BiW9O33)4（WO3）{Bi6（3-O）4（2-OH）3}（Pr3（H2O）6CO3）]·95H2O （1）Na22[(BiW9O33)4（WO3）{Bi6（3-O）4（2-OH）3}（Nd3（H2O）6CO3）]·91H2O （2）Na20H2[(BiW9O33)4（WO3）{Bi6（3-O）4（2-OH）3}（La3（H2O）6CO3）]·73H2O （3）Na22[(BiW9O33)4（WO3）{Bi6（3-O）4（2-OH）3}（Ce3（H2O）6CO3）]·85H2O （4）单晶分析揭示化合物1-4的结构是相同的。呈三角形分布的三个a-B-{BiW9}单元通过一个[{Ln3（H2O）6CO3}]7+{Ln=Pr<sup>3+（1）, Nd3+（2）, La3+（3）, Ce3+（4）}单元相连接，并且通过一个[{Bi6（3-O）4（2-OH）3}]7+单元和一个六配体的W原子与第四个a-B-{BiW9}单元相连接。研究了化合物1的荧光性质，结果表明其可以作为潜在的荧光材料，磁性研究表明化合物1和2中存在着反铁磁性相互作用。2.在常规水溶液体系中采用{Bi2W22}、{BiW9}和ErCl3为原料合成了化合物5：Na4.5H5.5[Bi2W21Er（H2O）3（OH）]·40H2O （5）化合物5中的两个[Bi2W21O72Er（H2O）3（OH）]10-(简称为{Bi2W21Er})建筑单元通过两个Er–O–W连接形成一个中心对称的二聚体，并且此二聚体通过Na+离子相连形成二维平面结构。磁性研究表明化合物5中存在着反铁磁性的相互作用。3.在常规水溶液体系中以{Bi+2W22}、{BiW9}和碱土金属离子(Ca2, Sr2+和Ba2+)为原料，得到了四个基于仲钨酸盐-B离子[H10-2W12O42]和碱土金属离子的全无机多维多酸化合物6-9。Ca2Na6[H2W12O42]·30H2O （6）Sr4H2[H2W12O42]·26H2O （7）Sr4Na2[H2W12O42]·30H2O （8）Ba4Na2[H2W12O42]·29.5H2O （9）反应中的起始原料{Bi0-2W22}起到了重要作用，[H12W12O42]构筑单元是由{Bi2W22O74（OH）2}前驱体分解而形成的，从而避免了沉淀的生成。其中化合物7代表了第一例基于[H12W12O42]0-构筑单元和仅采用碱土金属离子连接的全无机三维结构。表面光电压测试表明化合物6-9都主要显示p型半导体性质，可能作为潜在的光催化剂和光电转换材料。化合物6-9的固体漫反射紫外-可见光谱显示出了它们具有较大的能带差的半导体性质。化合物6-9的荧光光谱与CaWO4、SrWO4和BaWO4的荧光光谱非常相似，这表明化合物6-9可以像CaWO4一样作为潜在的激光和荧光材料。4.在常规水溶液体系中以Na10[Bi2W20Co2O70（H2O）6]·41H2O (缩写为：{Bi2W20Co2})、{BiW9}和碱土金属离子(Ca2+, Sr2+和Ba2+)为原料，得到了四个以多钨铋酸盐{Bi2W20Co2}和碱土金属离子的多维配合物10-13。Ca2Na2H4[Bi2W20Co2O70（H2O）6]·41H2O （10）Sr4Na2[Bi2W20Co2O70（H2O）6]·35H2O （11）Sr3H4[Bi2W20Co2O70（H2O）6]·38H2O （12）Ba4H2[Bi2W20Co2O70（H2O）6]·39.5H2O （13）在相似的反应体系中用{Bi2W22Co2}代替{Bi2W22}时，反应过程中并没有分解过程发生。化合物13代表了第一例杂多阴离子与Ba2+形成的三维网络结构。磁性测试表明化合物10-13中邻近的Co<sup>2+离子之间存在着弱的反铁磁性相互作用。