几例硼酸盐的水(溶剂)热合成、晶体结构及性质研究
硼是亲氧元素,在自然界中主要以无机硼酸和硼酸盐形式存在。硼既可与三个氧原子配位形成平面三角形BO3,又可与四个氧原子配位形成四面体BO4。这些BO3和BO4基团通过共享氧原子形成独立的环状和笼状结构或者聚合形成无限链状、层状以及网状结构,导致了硼酸盐结构的复杂性。由于结构类型的多样性以及在矿物材料、发光材料和非线性光学材料领域具有潜在的应用价值,因而硼酸盐材料一直被人们广泛的研究。
本文采用中温水(溶剂)热合成方法,以硼酸和有机碱为原料,合成了5种硼酸盐。通过元素分析、红外光谱、热重分析以及荧光分析等手段对其进行了表征,通过X-射线单晶衍射分析仪测定了其晶体结构,并对其中的一些化合物的光学性能进行了探索性研究。这一研究拓宽了开发和设计新型空旷骨架化合物的范围,实验所得结果对于筛选实用新型硼酸盐空旷骨架晶体材料奠定了实验和理论基础,有助于丰富空旷骨架化合物的结构化学。所取得的主要研究成果如下：
⑴化合物1(NH4)2[B10O14(OH)4]·H2O是由[B10O14(OH)4]4-聚阴离子、铵根离子和水分子组成的三维骨架结构。其中,[B10O15(OH)4]4-可看作是由两个五硼氧聚阴离子[B5O6(OH)4]-通过不对称缩聚而形成。
化合物2 Zn[B3O4(OH)3]是由三硼氧聚阴离子B3O5(OH)3和四面体ZnO4组成,其中,三硼氧聚阴离子B3O5(OH)3通过共享氧原子形成链状结构,进而通过Zn原子以及氢键作用连接形成三维网状结构。
⑵化合物3 B3O4(OH)·0.5(C4H10N2)是一个无机-有机杂化硼酸盐,是由三硼氧聚阴离子链通过哌嗪中的N原子及氢键连接起来的一个三维超分子结构。
⑶化合物4[Ni(C4H10N2)(C2H8N2)2][B5O6(OH)4]2是由五硼氧聚阴离子[B5O6(OH)4]-和[Ni(C4H10N2)(C2H8N2)2]2+阳离子组成。五硼氧聚阴离子[B5O6(OH)4]-之间通过氢键作用相互连接成为三维的框架结构,沿着a轴和c轴方向存在着很大的孔洞,模板剂[Ni(C4H10N2)(C2H8N2)2]2+阳离子则镶嵌在这些孔洞中,通过静电力和氢键作用与五硼氧聚阴离子[B5O6(OH)4]-所组成的三维框架结构连接。在水热条件下,三乙烯四胺分解成1,4-二氮环己烷和乙二胺,而Ni原子与来自一个1,4-二氮环己烷和两个乙二胺的六个N原子配位形成变形八面体,1,4-二氮环己烷配体的两个N原子同时参与Ni2+配位,这一独特的配位形式在配位化学中非常少见。
⑷化合物5[C4H12N][B5O6(OH)4]是由五硼氧聚阴离子[B5O6(OH)4]-和[C4H12N]+阳离子组成。五硼氧聚阴离子[B5O6(OH)4]-之间通过分子间氢键作用相互连接成为三维的框架结构,沿着a轴方向存在着很大的孔洞,模板剂[C4H12N]+阳离子则镶嵌在这些孔洞中,通过静电力和氢键作用与五硼氧聚阴离子[B5O6(OH)4]-所组成的三维框架结构连接。
硼酸盐;晶体结构;水热合成;结构化学
广东工业大学
硕士
化学工艺
李大光
2010
中文
TQ128.54;O782.2
68
2010-12-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）