论文题目: 钒磷酸盐的水热合成、结构表征及热稳定性研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 矿物学岩石学矿床学
作者: 王永在
导师: 廖立兵
关键词: 钒磷酸盐,水热合成,孔道结构,结构表征,热稳定性
文献来源: 中国地质大学（北京）
发表年度: 2005
论文摘要: 利用有机化合物作结构导向剂,水热合成成分或拓扑结构新颖的非沸石型孔道化合物, 开拓孔道化合物在吸附、分离、催化和材料科学等领域新的应用价值,是目前固态化学研究的主要方向之一。钒磷酸盐是孔道结构过渡金属磷酸盐中重要的一类。本文在对前人研究成果归纳整理的基础上,系统研究了钒磷酸盐的晶体化学和晶体结构特点;鉴于模板剂在水热合成过程、产物结构中所起的特殊重要作用,为揭示模板剂与结构形成的关系,指导新型微孔材料的合成, 提出了根据非骨架成分一模板剂的种类进行分类的新方案;并讨论了微孔孔道化合物研究面临的主要问题。以V205-H3PO4-en-H2O(en=NH2CH2CH2NH2)体系为例,通过系统研究合成工艺与物相形成的关系,说明了影响水热合成的诸因素所起作用存在复杂的关联性,改变其中任一因素可能引起其他因素也随之改变,进而影响最终产物的组成和产率;不同的加料顺序与最终产物的形成和组合形式无关:充填率可影响各物相的相对含量,高充填率利于高骨架密度物相的形成。发现了一种新型层状结构化合物(entH)[VOP04],并对其进行了单晶结构解析。该化合物的结构特点为:钒八面体[VOsN]共用角顶的氧形成“之”字型链,链间由[PO]共角顶连接成层;乙二胺分子的一个N 直接与V 配位,并伸向层间。相邻层间存在强氢键。对该化合物的热稳定性和相变特征进行了深入的研究。水热法制备了含丙二胺NH2CH2CH2NH2 (dap) 的三维孔道结构钒磷酸盐[HN (CH2)3NH]3N(CH2)3NF{[H2N(CH2)3NF{2}[V(H20)2(VO)8(oH)4(P04)4(HP04)4]4]H20 (dap—V9P8)并对其进行了结构表征。该化合物的无机骨架与含乙二胺的en-VP 基本相同,但 处于孔道中三种不同结晶学位置的丙二胺分子,不仅有序度不同,而且呈现完全不同的构象, 其中位于椭圆形孔道中心的丙二胺分子碳链呈直线状,这样的构象还是第一次发现。 通过对几种代表性的含有机模板钒磷酸盐的TG-DTA 和FT-IR 比较研究,归纳出影响热 稳定性的主要因素有:无机骨架的强度;无机骨架与有机模板分子作用强度:骨架类型。有 机分子的受热分解逸出,使结构中的氢键网络破坏,是导致结构塌陷的根本原因。骨架与模 板在结构中是一个统一的有机整体。 对已知的唯一含有机模板钒铝磷酸盐【enH】【(VO)Al(P04)2】进行的热稳定性综合研究表 明,该化合物是热稳定性最高的含有机模板钒磷酸盐。其结构中存在的[A104】和【P04】共顶连 接成的一维链使无机骨架的强度大为增加,是稳定性提高的主要原因。 钒磷酸盐中引入Al 和Ti 的组合化学实验研究表明,Al¨离子对磷酸根离子具有极强的 亲和性,易于形成钒铝磷酸盐[enH][(VO)Al(P04)2]和磷酸铝。引入的Al 和Ti 等杂离子难以 定向进入目标化合物en-V9P8中。
论文目录:
前言
0.1 研究目的与意义
0.2 主要研究内容
0.3 完成的主要实验项目
第一章 水热法合成钒磷酸盐研究进展
§1 合成方法-水热合成法
1.1 影响水热合成的因素
1.2 溶液pH 值与产物形成的关系
§2 水热法合成钒磷酸盐进展
2.1 含无机模板剂钒磷酸盐
2.2 含有机模板剂钒磷酸盐
2.3 钒膦酸盐-有机无机杂化骨架微孔化合物
§3 水热法合成微孔化合物研究面临的主要问题
第二章 钒磷酸盐的晶体化学及分类
§1 氧钒配位多面体的几何特征
§2 钒磷酸盐的晶体结构和晶体化学特点及分类
2.1 钒磷酸盐的分类方案
2.2 含无机模板剂钒磷酸盐晶体结构和晶体化学特点
2.3 含有机模板剂钒磷酸盐晶体结构和晶体化学特点
2.4 含有机和无机两种模板剂钒磷酸盐晶体结构和晶体化学特点
§3 含有机模板剂钒磷酸盐晶体结构特点总结
第三章 水热合成工艺对V_2O_5-H_3PO_4-en-H_2O 体系物相形成的影响
§1 实验部分
§2 结果与讨论
2.1 反应物摩尔比与物相形成的关系
2.2 反应物加料顺序与物相形成的关系
2.3 充填率与物相形成的关系
2.4 pH 值与物相形成的关系
2.5 反应温度与物相形成的关系
§3 结论
第四章 层状钒磷酸盐(enH)[VOPO_4]的水热合成和结构表征
§1 实验部分
1.1 化合物的水热合成
1.2 化合物的初步表征
1.3 化合物的晶体结构测定
§2 结果与讨论
2.1 晶体结构描述
2.2 讨论
2.2.1 关于水热合成法
2.2.2 FT-IR 分析
2.2.3 热分析和相变特征
2.2.4 氢键特征分析
2.2.5 等结构化合物比较
2.2.6 同质多象变体分析
第五章 含丙二胺三维孔道结构钒磷酸盐dap-V_9P_S的水热合成和结构表征
§1 实验部分
1.1 化合物dap-V_9P_S 的水热合成及初步表征
1.2 化合物dap-V_9P_S 的晶体结构测定
§2 结果与讨论
2.1 晶体结构描述
2.2 讨论
2.2.1 化合物dap-V_9P_S 的TG-DTA 分析
2.2.2 化合物dap-V_9P_S 的FT-IR 分析
2.2.3 丙二胺分子的体积效应
2.2.4 客体分子的数量和分布状态
2.2.5 丙二胺分子的构象
2.2.6 无机骨架与有机模板的自适应性
第六章 钒磷酸盐热稳定性比较研究
§1 实验部分
1.1 钒磷酸盐化合物的水热合成
1.2 钒磷酸盐化合物的热性能表征
§2 结果与讨论
2.1 钒磷酸盐化合物的TG-DTA 比较分析
2.2 钒磷酸盐化合物的FT-IR 比较分析
2.3 钒磷酸盐化合物中有机分子分解过程
2.4 钒磷酸盐化合物热稳定性比较
§3 结论
第七章 孔道结构钒铝磷酸盐(enH)[(VO)Al(PO_4)_2]的水热合成及热稳定性
§1 实验部分
1.1 化合物的制备及初步表征
1.2 化合物的热性能表征
§2 实验结果
2.1 化合物的TG-DTA 分析
2.2 化合物的FT-IR 分析
2.3 化合物的 XRD 分析
2.4 化合物的 SEM 分析
§3 讨论
3.1 化合物的晶体结构特点
3.2 化合物的相变过程分析
§4 结论
第八章 钒磷酸盐中引入Al 和Ti 的组合化学实验研究
§1 实验部分
1.1 V_2O_5-H_3PO_4-en-H_2O 体系中引入Al 的组合化学实验
1.2 en-V_9P_8 物相的制备
1.3 V_2O_5-V-H_3PO_4-en-H_2O 体系中引入Al 的组合化学实验
1.4 V_2O_5-V-H_3PO_4-en-H_2O 体系中引入Ti 的组合化学实验
§2 实验结论
第九章 结论
§1 取得的主要成果
§2 存在的问题及今后努力方向
参考文献
致谢
附录
发布时间: 2005-07-19
参考文献
- [1].钙钛矿型锰复合氧化物的水热合成及其性质表征[D]. 王永为.吉林大学2005
- [2].化学进化中生物小分子的水热合成[D]. 田戈.吉林大学2006
- [3].微孔亚磷酸铟和磷酸铟晶体的水热合成研究[D]. 刘成站.吉林大学2007
- [4].锰基复合氧化物的水热合成及其性质表征[D]. 陈岩.吉林大学2007
- [5].钙钛矿锰基氧化物的水热合成及其谱学分析[D]. 侯莹.吉林大学2008
- [6].复合氟化物材料的水热合成，性质研究及晶面调控[D]. 葛磊.吉林大学2015
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- [8].钙钛矿多铁材料的合成与性质研究[D]. 张晨阳.吉林大学2015
- [9].几种钒氧化物纳米材料的合成、表征及其在颜料催化降解中的应用[D]. 韩德（Hayder Abdulhasan Abbood）.华中科技大学2013
- [10].水热合成过渡金属氟化物和氧化物及性质研究[D]. 赫丽杰.吉林大学2009
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