论文摘要
应用水热合成技术,制备出新颖结构的二维层状、三维开放骨架结构镓系微孔材料HIT-n （n=1518, Harbin Institute of Technology-n）,引入草酸体系制备亚磷酸镓微孔化合物,合成出具有新颖骨架结构的两例亚磷酸镓微孔化合物、两例磷酸镓微孔化合物,其中HIT-15为草酸亚磷酸镓微孔材料,HIT-16为亚磷酸磷酸镓微孔材料。应用粉末XRD、IR、ICP、TG、单晶XRD等表征手段对HIT-n进行结构及性能分析,运用大量实验摸索了合成方法和制备工艺。以四甲基乙二胺为模板剂,草酸还原制备获得了两例新型微孔化合物HIT-15、HIT-16,对HIT-15进行各项表征显示其为二维层状结构,单层结构为梯形,无机链之间由草酸连接,层与层之间由模板剂支撑。HIT-15为成功将草酸引入亚磷酸镓体系的微孔材料。HIT-16由八聚体双四元环单元SBU-1与四聚体单元SBU-2交替连接构成三维开放骨架结构,沿[010]方向呈现12元环孔道结构,有机胺与孔道的形状匹配可视为四甲基乙二胺具有模板效应。HIT-16为亚磷酸磷酸镓微孔材料。以1,3-丙二胺为模板剂,获得二维层状结构的磷酸镓微孔化合物HIT-17,表征分析结果显示HIT-17由两个二级结构单元SBU-1和四聚体单元SBU-2连接构成层状结构,单层结构为一维链状与一维梯形链严格交替连接,层与层之间由1,3-丙二胺支撑。另外,以四甲基氢氧化铵为模板剂,获得三维结构磷酸镓微孔化合物HIT-18,结构分析表明HIT-18在[001]方向具有两种6-元环孔道结构,在c轴方向可分离出类似管状的结构。结构中的Ga（2）为统计无序,位置占有率为50%,产生无序的原因由四甲基氢氧化铵造成的。有机胺中的N原子空间位阻大难以与骨架形成氢键,质子水起到平衡骨架电荷与支撑孔道的作用。在亚磷酸代替磷酸作为磷源的GaOOH-H3PO3-amine-H2O体系中,引入草酸不仅可以作为还原剂防止亚磷酸被氧化为磷酸,而且草酸以其极强的配位能力参与骨架的构建,为亚磷酸镓微孔材料结构的丰富以及性能的突破开拓了思路,提供了方法。应用水热合成技术,初步探索了亚磷酸镓微孔化合物的合成条件及影响因素。对亚磷酸镓的合成有了进一步的认识,为将来合成新颖骨架结构的亚磷酸镓提供了依据。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 无机微孔材料的发展和研究现状1.1.1 无机多孔材料的分类1.1.2 传统的无机微孔材料：硅铝酸盐沸石分子筛1.1.3 新型微孔晶体：磷酸盐微孔材料1.2 微孔材料的应用与前景展望1.2.1 催化和吸附1.2.2 功能材料1.2.3 化学传感器1.2.4 纳米团簇的组装和应用1.3 微孔材料合成路线的发展1.4 本课题选题的目的和意义主要研究内容第2章 实验原理和方法及测试手段2.1 实验药品及仪器2.2 实验工艺流程及分析测试手段2.2.1 实验工艺流程图2.2.2 实验分析测试手段2.3 单晶结构解析第3章 二维层状结构草酸亚磷酸镓微孔晶体HIT-15 的合成及其结构研究3.1 引言3.2 HIT-15 的水热合成3.2.1 合成方法3.2.2 合成影响因素讨论3.3 HIT-15 的性能表征3.3.1 微观晶体形貌分析3.3.2 X-射线粉末衍射分析3.3.3 热重分析3.3.4 红外谱图分析3.3.5 元素组成分析3.4 HIT-15 的结构表征3.4.1 单晶解析3.4.2 晶体结构的描述3.5 本章小结第4章 三维开放骨架结构亚磷酸磷酸镓微孔晶体HIT-16 的合成与表征4.1 引言4.2 组合合成4.2.1 合成方法4.2.2 合成影响因素讨论4.3 HIT-16 性能及结构表征4.3.1 微观晶体形貌分析4.3.2 X-射线粉末衍射分析4.3.3 元素和红外分析4.3.4 热重分析4.3.5 单晶解析4.3.6 单晶结构的描述4.4 本章小结第5章 二维层状结构HIT-17 的水热合成与表征5.1 引言5.2 组合合成5.2.1 合成方法5.2.2 合成影响因素讨论5.3 HIT-17 性能及结构表征5.3.1 微观晶体形貌分析5.3.2 X-射线粉末衍射分析5.3.3 元素和红外分析5.3.4 热重分析5.3.5 单晶解析5.3.6 单晶结构的描述5.4 本章小结第6章 三维结构磷酸镓HIT-18 的水热合成与表征6.1 引言6.2 组合合成6.2.1 合成方法6.2.2 合成影响因素讨论6.3 HIT-18 性能及结构表征6.3.1 微观晶体形貌分析6.3.2 X-射线粉末衍射分析6.3.3 元素和红外分析6.3.4 热重分析6.3.5 单晶解析6.3.6 单晶结构的描述6.4 本章小结结论参考文献攻读学位期间发表的学术论文致谢
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