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具有手性特征的2-D，3-D稀土硫酸盐的水热合成、结构表征及性质研究

2020-12-04阅读(180)

具有手性特征的2-D，3-D稀土硫酸盐的水热合成、结构表征及性质研究

论文摘要

稀土硫酸盐结构具有多样性这使其在稀土元素分离中具有重要的应用,对新型稀土硫酸盐特别是具有手性的2D, 3D稀土硫酸盐的水热合成、结构表征及性质研究不仅具有理论研究意义,而且在催化、吸附、非线性光学上也具有潜在的应用前景。在本文中,合成了七组共13个未见文献报道的化合物,通过X—射线单晶衍射技术确定了它们的晶体结构,利用红外光谱（IR）、热重分析（DTA）、X-射线粉末衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和元素分析（ICP）等分析测试手段对化合物进行了表征和性质研究。1.以Eu2O3、H2O、四甲基氢氧化铵、浓硫酸为反应物在180℃下水热法合成了二维层状的硫酸镧Eu2（SO4）3（H2O）8 （1）,以Sm2O3代替Eu2O3合成出了Sm2（SO4）3（H2O）8 （2）,两个化合物是同构体。化合物（1）和（2）都属于单斜晶系, P2（1）/n空间群。结构分析表明,铕原子（钐原子）和硫酸根相连形成[Ln-O-S-O]螺旋链,而这些链进一步连接形成层的结构。2.以Nd （NO3）3·6H2O、H2O、H3BO3、浓硫酸（98%）、二乙烯三胺为反应物,在180℃下水热法合成出了层状结构的（H3O）Nd（SO4）2（3）。空间群P2（1）/c。结构分析表明,NdO9多面体SO4四面体连接形成2D层状结构,而质子化的水分子嵌入层间,并与层中的氧原子形成强烈的氢键作用。3.以LaCl3·6H2O、H2O、1,2-丙二胺、浓硫酸为反应物在180℃条件下水热合成出具有三维孔道结构的镧系化合物La2（H2O）（SO4）3（4）,晶体属于正交晶系,P212121（No.19）空间群。结构分析表明,化合物（4）的三维骨架结构是由LaO9, LaO10多面体和SO4四面体构建而成,沿a轴方向形成了八元环孔道。4.以Dy2O3、H2O、四甲基氢氧化铵溶液（2.0329g, 10%）和浓硫酸为反应物在180℃条件下水热合成出了三维结构的硫酸氢氧化镧EuSO4（OH） （5）,分别以Eu（NO3）6·6H2O和Nd（NO3）6·6H2O代替Dy2O3合成出了NdSO4（OH） （6）, DySO4（OH）（7）。（6）和（7）具有相同结构。三个化合物都属于单斜晶系,空间群P2（1）/n。结构分析表明,化合物（5）由[Dy4O16（OH）6]建筑单元与SO42-桥接而成,两个[Dy4O16（OH）6]通过三桥氧连接成一维的链,螺旋链间的连接组成三维结构的DySO4（OH）。在化合物（6）和（7）中,Ln原子通过双桥氧和硫酸根相连,形成层的结构,硫酸根中的S原子通过三桥氧与相邻层中的Ln原子相连,形成三维结构。5.以LaCl3·6H2O、H2O、四甲基氢氧化铵、甲酸、DMF和浓硫酸为反应物在180℃条件下水热合成出了具有手性特征的稀土硫酸盐L-[La（HCO2）（SO4）（H2O）]n （8）,以Sm2O3、浓HCl、四甲基氢氧化铵、甲酸、DMF和浓硫酸为反应物在180℃条件下水热合成出了L-[Sm（HCO2）（SO4）（H2O）]n （9）。分别以Nd2O3代替Sm2O3以CeCl3·6H2O代替LaCl3·6H2O得到了D-[Nd（HCO2）（SO4）（H2O）]n （10）和D-[Ce（HCO2）（SO4）（H2O）]n （11）。化合物（8）和（9）属于P4（3）空间群;化合物（10）和（11）属于四方晶系,P4（1）空间群。结构分析表明,结构单元由{Ln-O-}n, SO42-, HCO2-构筑而成。双螺旋链{Ln-O-}n,交错形成三维网状结构。其中L-[La（HCO2）（SO4）（H2O）]n, L-[Sm（HCO2）（SO4）（H2O）]n是左螺旋链, D-[Nd（HCO2）（SO4）（H2O）]n , D-[Ce（HCO2）（SO4）（H2O）]n是右螺旋链。6.以Eu（NO3）3·6H2O,H2O,浓硫酸（98%）,1,2-丙二胺为反应物在180℃条件下水热合成出三维网状结构的EuSO4（12）。化合物（12）属于正交晶系,空间群为Pnma。晶体结构分析表明,化合物的三维骨架是由EuOx多面体和SO4四面体相连而成。7.以有机胺为模板剂的三维孔道结构的稀土硫酸盐Gd2（SO4）5（C2H10N2）2（H2O）7 （13）由Gd（NO3）3·6H2O、H2O、乙二胺和浓硫酸为反应物水热法制备而成。化合物（13）属于P2（1）/c空间群。GdO9多面体和硫酸根四面体间的多种连接方式形成八元环和十六元环。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 稀土硫酸盐的研究进展
  • 1.2 水合稀土硫酸盐
  • 1.3 无水硫酸盐
  • 1.4 以有机胺为模板剂的硫酸镧
  • 1.4.1 一维链状以有机胺为模板剂的硫酸镧
  • 1.4.2 二维层状以有机胺为模板剂的硫酸镧
  • 1.4.3 三维结构以有机胺为模板剂的硫酸镧
  • 1.5 课题选择的意义
  • 1.6 仪器与试剂
  • 1.6.1 试剂
  • 1.6.2 测试手段
  • 2（SO4）3（H2O）8（Ln=Eu, Sm）的水热合成、结构表征和性质研究'>第二章 二维层状硫酸镧 Ln2（SO4）3（H2O）8（Ln=Eu, Sm）的水热合成、结构表征和性质研究
  • 2.1 晶体合成
  • 2（SO4）3（H2O）8 的合成'>2.1.1 Eu2（SO4）3（H2O）8的合成
  • 2（SO4）3（H2O）8 的合成'>2.1.2 Sm2（SO4）3（H2O）8的合成
  • 2.2 晶体结构
  • 2.2.1 x-射线晶体学衍射数据
  • 2.2.2 晶体结构
  • 2.3 表征
  • 2.3.1 红外光谱
  • 2.3.2 热重分析
  • 2（SO4）3（H2O）8 的热重'>2.3.2.1 Eu2（SO4）3（H2O）8的热重
  • 2（SO4）3（H2O）8 的热重'>2.3.2.2 Sm2（SO4）3（H2O）8的热重
  • 2.3.3 荧光分析
  • 2.4 小结
  • 4）2 水热合成结构表征及性质研究'>第三章 质子化水分子嵌入的二维层状结构的（H30）Nd（SO4）2水热合成结构表征及性质研究
  • 3.1 晶体合成
  • 3ONd（SO4）2 的合成'>3.1.1 H3ONd（SO4）2的合成
  • 3.2 晶体结构
  • 3.2.1 x-射线晶体学衍射数据
  • 3.3 晶体结构
  • 3ONd（SO4）2 的结构'>3.3.1 H3ONd（SO4）2的结构
  • 3.4 表征
  • 3.4.1 红外光谱
  • 3.4.2 热重分析
  • 3.5 小结
  • 2（H2O）（SO4）3的水热合成、结构表征及性质研究'>第四章 三维孔道结构的 La2（H2O）（SO4）3的水热合成、结构表征及性质研究
  • 4.1 晶体合成
  • 2（H2O）（SO4）3 的合成'>4.1.1 La2（H2O）（SO4）3的合成
  • 4.2 晶体结构
  • 4.2.1 x-射线晶体学衍射数据
  • 4.2.2 晶体结构
  • 4.3 表征
  • 4.3.1 红外光谱
  • 4.3.2 热重分析
  • 4.4 小结
  • 4（OH） （Ln=Eu, Nd, Dy）的水热合成、结构表征及性质研究'>第五章 三维结构的 LnSO4（OH） （Ln=Eu, Nd, Dy）的水热合成、结构表征及性质研究
  • 5.1 晶体合成
  • 4（OH） 的合成'>5.1.1 DySO4（OH） 的合成
  • 4（OH）合成'>5.1.2 EuSO4（OH）合成
  • 4（OH）合成'>5.1.3 NdSO4（OH）合成
  • 5.2 晶体结构
  • 5.2.1 x-射线晶体学衍射数据
  • 5.2.2 晶体结构
  • 4（OH）的结构'>5.2.2.1 DySO4（OH）的结构
  • 4（OH）（Ln=Eu, Nd）的结构'>5.2.2.2 LnSO4（OH）（Ln=Eu, Nd）的结构
  • 5.3 表征
  • 5.3.1 红外光谱
  • 5.3.2 热重分析
  • 4（OH） 的热重'>5.3.2.1 DySO4（OH） 的热重
  • 4（OH）的热重'>5.3.2.2 EuSO4（OH）的热重
  • 4（OH）的热重'>5.3.2.3 NdSO4（OH）的热重
  • 5.4 小结
  • 2）（SO4）（H2O）（Ln=La, Sm, Nd, Ce）水热合成、结构表征及性质研究'>第六章 三维手性的 Ln（HCo2）（SO4）（H2O）（Ln=La, Sm, Nd, Ce）水热合成、结构表征及性质研究
  • 6.1 晶体合成
  • 2）（SO4）（H2O）]n 的合成'>6.1.1 L-[La（HCo2）（SO4）（H2O）]n 的合成
  • 2）（SO4）（H2O）]n 的合成'>6.1.2 L-[Sm（HCo2）（SO4）（H2O）]n 的合成
  • 2）（SO4）（H2O）]n 的合成'>6.1.3 R-[Nd（HCo2）（SO4）（H2O）]n 的合成
  • 2）（SO4）（H2O）]n 的合成'>6.1.4 R-[Ce（HCo2）（SO4）（H2O）]n 的合成
  • 6.2 晶体结构
  • 6.2.1 x-射线晶体学衍射数据
  • 6.2.2 晶体结构
  • 2）（SO4）（H2O）]n（Ln=La, Sm）的结构'>6.2.2.1 L-[Ln（HCo2）（SO4）（H2O）]n（Ln=La, Sm）的结构
  • 2）（SO4）（H2O）]n （Ln=Nd, Ce）的结构'>6.2.2.2 D-[Ln（HCo2）（SO4）（H2O）]n （Ln=Nd, Ce）的结构
  • 6.3 表征
  • 6.3.1 红外光谱
  • 6.3.2 热重分析
  • 2）（SO4）（H2O）]n 的热重'>6.3.2.1 L-[La（HCo2）（SO4）（H2O）]n 的热重
  • 2）（SO4）（H2O）]n 的热重'>6.3.2.2 L-[Sm（HCo2）（SO4）（H2O）]n 的热重
  • 2）（SO4）（H2O）]n 的热重'>6.3.2.3 R-[Nd（HCo2）（SO4）（H2O）]n 的热重
  • 2）（SO4）（H2O）]n 的热重'>6.3.2.4 R-[Ce（HCo2）（SO4）（H2O）]n 的热重
  • 6.3.4 扫描电镜分析
  • 2）（SO4）（H2O）]n（Ln=La, Sm）的电镜分析'>6.3.4.1 L- [Ln（HCo2）（SO4）（H2O）]n（Ln=La, Sm）的电镜分析
  • 2）（SO4）（H2O）]n（Ln=Nd, Ce）的电镜分析'>6.3.4.2 R-[Ln （HCo2）（SO4）（H2O）]n（Ln=Nd, Ce）的电镜分析
  • 6.3.5 荧光分析
  • 6.3.6 X-射线粉末衍射分析
  • 2）（SO4）（H2O）]n 的粉末衍射'>6.3.6.1 L-[La（HCo2）（SO4）（H2O）]n 的粉末衍射
  • 2）（SO4）（H2O）]n 的粉末衍射'>6.3.6.2 L-[Sm（HCo2）（SO4）（H2O）]n 的粉末衍射
  • 6.4 小结
  • 2+的 EuSO4 的水热合成、结构表征及性质研究'>第七章 三维结构含 Eu2+的 EuSO4的水热合成、结构表征及性质研究
  • 7.1 晶体合成
  • 4 的合成'>7.1.1 EuSO4的合成
  • 7.2 晶体结构
  • 7.2.1 x-射线晶体学衍射数据
  • 7.2.2 晶体结构
  • 7.3 表征
  • 7.3.1 红外光谱
  • 7.3.2 荧光性质
  • 7.3.3 热重分析
  • 7.4 小结
  • 2（SO4）5(C2H10N2)2（H2O）7 的水热合成、结构表征及性质研究'>第八章 以乙二胺为模板剂的三维孔道结构的Gd2（SO4）5(C2H10N2)2（H2O）7的水热合成、结构表征及性质研究
  • 8.1 晶体合成
  • 2（SO4）5(C2H10N2)2（H2O）7 的合成'>8.1.1 Gd2（SO4）5(C2H10N2)2（H2O）7的合成
  • 8.2 晶体结构
  • 8.2.1 x-射线晶体学衍射数据
  • 8.2.2 晶体结构
  • 8.3 表征
  • 8.3.1 红外光谱
  • 8.4 小结
  • 第九章 结论
  • 参考文献
  • 发表文章
  • 致谢

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