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研究生: 黃莉勛
Huang, Li-Hsun
論文名稱: 過渡金屬鎵磷酸鹽的水熱合成與性質研究
Hydrothermal Synthesis and Characterization of Transition Metal-incorporated Gallophosphates
指導教授: 王素蘭
Wang, Sue-Lein
口試委員: 李光華
Lii, Kwang-Hwa
黃暄益
Huang, Hsuan-Yi
江昀瑋
Chiang, Yun-Wei
蔣瑞光
Chiang, Ray-Kuang
學位類別: 博士
Doctor
系所名稱: 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 368
中文關鍵詞: 水熱合成鎵磷酸鹽
外文關鍵詞: Hydrothermal Synthesis, Gallophosphates
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  • 本研究使用多氮有機胺為模板,在中溫中壓水熱反應中得到15個新化合物,可以分成三個不同的類型。第I類以雙質子化的有機胺為模板合成出5個新穎的混金屬釩鎵磷酸鹽化合物,其中一為一維鏈狀結構、一為二維層狀結構以及三個三維多孔結構,並研究其合成條件、結構化學、化合物的熱穩定性、磁性表現與電子自旋共振光譜。這五個釩鎵磷酸鹽化合物在文獻中不多見的釩鎵磷酸鹽系統開發出更多新穎結構型式,並透過性質研究,進一步了解其磁性質與電子自旋共振光譜與結構之間的關係。
    第II類利用一系列長鏈多氮有機胺(deta-、teta-、tepa-、peha-)搭配Mn、Zn過渡金屬成功合成過渡金屬鎵磷酸鹽MnGaPOs (MG-N3、MG-N4、MG-N5、MG-N6)及Zn/GaPOs (ZG-N3、ZG-N4、ZG-N5、ZG-N6)兩系列掌性的孔洞化合物,針對鋅鎵磷酸鹽在合成反應中固定Zn/Ga/P的比例,調控多氮有機胺的量維持酸鹼值在pH為7,在4個Zn/GaPOs化合物中,ZG-N3具有較佳的光致發光性,使用420 nm的激發波長,可產生在520 nm附近的發光性,Q.Y.為約30 %。
    第III類運用非掌性多氮有機胺H3tepa3+與H3tren3+合成2個三質子化有機胺模板的新穎層狀鎵磷酸鹽PG-1、PG-2。H3tepa3+在PG-1結構中兼具有機胺模板及配位基之角色,與無機層中的Ga多面體為具有Ga-N鍵結接之八面體,PG-1為具掌性的化合物空間群P212121,針對這部份化合物進行Solid state NMR的性質研究。
    在研究中,我們藉由單晶X光繞射方法,瞭解各個新物質詳細的結構,從結構的觀點探討合成、熱穩定性質、光致發光性質與非掌性反應物自組裝成掌性物質的機制,這些資料將對後續的研究有所貢獻或有助於開發新物質


    In this research, 15 new compounds were synthesized by employing organic amine as templates under hydrothermal conditions. They were classified into three groups:
    Group I : It Five diportanted organic-templated vanadium gallium phosphates are reported here, including one 1D chain structure, one layered structures, and three 3D porous structures. The synthesis conditions, structural chemistry, thermal stabilities, magnetic behavior and electron spin resonance spectra of these Five compounds are discussed therein. Vanadium gallophosphates with various structure reported herein reveal more novel topology in V/Ga/P system. Corellation between thermal stability, magnetism study, and electron spin resonance spectra are discussed, which may bring us to further understand the vanadium gallophosphate system.
    Part II polyamine molecules with a diethylene triamine moiety, namely NH2(CH2CH2NH)n-1H, n = 3, 4, 5, and 6, are found to be effective templates for the homochiral crystallization of magnesium gallophosphates (MG-N3、MG-N4、MG-N5、MG-N6, MnGaPOs) and zinc gallophosphates (ZG-N3、ZG-N4、ZG-N5、ZG-N6, Zn/GaPOs). For zinc gallophosphates the Zn to Ga ratio of the products is tunable using a reaction mixture of a fixed Zn/Ga/P ratio but with the adjustment of pH around 7 via the addition of various amount polyamine templates. The intrinsic photoluminescence of the four compounds from different templates was studied and the ZG-N3 emitted a broad band centered at 520 nm after excitation at 420 nm with the best quantum yield around 30 %.
    Part III two novel layer inorganic-organic composite gallophosphate, PG-1 and PG-2 have been synthesized by using achiral H3tepa3+and H3tren3+ as the structure director. The unique structure for PG-1 is built from strictly alternating GaO4N2 octahedra, GaO4 tetrahedra and PO4 tetrahedra through their vertices, forming a neutral layered architecture grafted with tri-protonated tetraethylenepentamine ligands. and charadterized by solid-state NMR spectroscopy.
    In the three systems, every structure was well-characterized and extended to the discussion on their syntheses, thermal properties, luminescence and the mechanisms of self-assembly of achiral reactants to chiral products. The synthesis conditions and structure information of these compounds make contribution to further research, and also be beneficial to development of novel materials in the future.

    目錄 第一章 緒論 1 1-1 簡介 1 1-2 論文研究目標與成果摘要 11 1-3 合成方法簡介 17 1-3-1 水熱合成法 17 1-3-2 藥品一覽表 23 1-4 鑑定方法 24 1-4-1 儀器測量簡介 24 1-4-2 單晶X光繞射與結構解析 (SXRD) 25 1-4-3 粉末X-ray繞射分析 (PXRD) 30 1-4-4 元素分析 30 1-4-5 熱重量/微差熱分析 (TGA/DTA) 31 1-4-6 倍頻訊號測量 (Second-harmonic Generation, SHG) 31 1-4-7 螢光儀 ( FL spectrophotometer ) 32 1-4-8 UV-Vis 吸收光譜儀 (UV-Vis) 34 1-4-9 超導量子干涉磁量儀 ( SQUID ) 34 1-4-10 電子順磁共振光譜 (EPR) 37 1-4-11 固態核磁共振分析 (Solid-State NMR) 39 1-5 研究方法與流程 40 1-6 研究成果摘要 41 1-7 參考文獻 44 第二章 釩鎵磷酸鹽合成與性質研究 47 2-1 簡介 47 2-2 實驗部分 52 2-2-1 實驗合成方法 52 2-2-2 化合物的合成條件 53 2-2-2.1 (H2dap)3[(VO)2(GaO)2(PO4)4]∙H2O (VG-1) 的合成條件 53 2-2-2.2 (H2dap)1.5[(VO)2(GaO)2(PO4)3]∙2.5H2O (VG-2) 的合成條件 53 2-2-2.3 (H2dap)[(VO)2Ga4(PO4)6(H2O)4]•2H2O (VG-3) 的合成條件 54 2-2-2.4 (H2dap)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•4H2O (VG-4) 的合成條件 54 2-2-2.5 (H2pip)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•3H2O (VG-5) 的合成條件 55 2-2-3 單晶X光繞射與結構解析 (SXRD) 58 2-2-3.1 (H2dap)3[(VO)2(GaO)2(PO4)4]∙H2O (VG-1) 晶體結構解析 58 2-2-3.2 (H2dap)1.5[(VO)2(GaO)2(PO4)3]∙2.5H2O (VG-2) 晶體結構解析 59 2-2-3.3 (H2dap)[(VO)2Ga4(PO4)6(H2O)4]•2H2O (VG-3) 晶體結構解析 60 2-2-3.4 (H2dap)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•4H2O (VG-4) 晶體結構解析 61 2-2-3.5 (H2pip)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•3H2O (VG-5) 晶體結構解析 62 2-2-4 粉末X-ray繞射分析(PXRD) 63 2-2-5 元素分析(EA) 64 2-2-6 熱重量/微差熱分析 (TGA/DTA) 65 2-2-6.1 (H2dap)3[(VO)2(GaO)2(PO4)4]∙H2O (VG-1) 熱重分析 65 2-2-6.2 (H2dap)1.5[(VO)2(GaO)2(PO4)3]∙2.5H2O (VG-2) 熱重分析 66 2-2-6.3 (H2dap)[(VO)2Ga4(PO4)6(H2O)4]•2H2O (VG-3) 熱重分析 67 2-2-6.4 (H2dap)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•4H2O (VG-4) 熱重分析 69 2-2-6.5 (H2pip)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•3H2O (VG-5) 熱重分析 70 2-2-7 超導量子干涉磁量儀 ( SQUID ) 71 2-2-7.1 (H2dap)3[(VO)2(GaO)2(PO4)4]∙H2O (VG-1) 磁性分析 71 2-2-7.2 (H2dap)1.5[(VO)2(GaO)2(PO4)3]∙2.5H2O (VG-2) 磁性分析 73 2-2-7.3 (H2dap)[(VO)2Ga4(PO4)6(H2O)4]•2H2O (VG-3) 磁性分析 75 2-2-7.4 (H2dap)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•4H2O (VG-4) 磁性分析 77 2-2-7.5 (H2pip)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•3H2O (VG-5) 磁性分析 79 2-2-8 電子順磁共振光譜 (EPR) 81 2-2-8.1 (H2dap)3[(VO)2(GaO)2(PO4)4]∙H2O (VG-1) EPR分析 81 2-2-8.2 (H2dap)1.5[(VO)2(GaO)2(PO4)3]∙2.5H2O (VG-2) EPR分析 81 2-2-8.3 (H2dap)[(VO)2Ga4(PO4)6(H2O)4]•2H2O (VG-3) EPR分析 81 2-2-8.4 (H2dap)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•4H2O (VG-4) EPR分析 82 2-2-8.5 (H2pip)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•3H2O (VG-5) EPR分析 82 2-3 結果與討論 83 2-3-1 化合物晶體結構描述與討論 83 2-3-1.1 (H2dap)3[(VO)2(GaO)2(PO4)4]∙H2O (VG-1) 結構描述 83 2-3-1.2 (H2dap)1.5[(VO)2(GaO)2(PO4)3]∙2.5H2O (VG-2) 結構描述 88 2-3-1.3 (H2dap)3[(VO)2(GaO)2(PO4)4]∙H2O (VG-1) 以及 (H2dap)1.5[(VO)2(GaO)2(PO4)3]∙2.5H2O (VG-2) 的結構比較 90 2-3-1.4 (H2dap)[(VO)2Ga4(PO4)6(H2O)4]•2H2O (VG-3) 結構描述 92 2-3-1.5 (H2dap)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•4H2O (VG-4) 以及 (H2pip)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•3H2O (VG-5) 的結構描述 95 2-3-2 氫鍵作用力與晶體熱穩定性的討論 102 2-3-3 磁性性質與EPR研究的討論 105 2-4 結論 112 2-5 參考文獻 114 第三章 掌性孔洞化合物的合成與性質研究 115 3-1 簡介 115 3-2 實驗部分 121 3-2-1 實驗合成方法 121 3-2-2 化合物的合成條件 122 3-2-2.1 (H3deta)1/3[Mn(H2O)2Ga(PO4)2] (MG-N3) 的合成條件 122 3-2-2.2 (H4teta)1/4[Mn(H2O)2Ga(PO4)2] (MG-N4) 的合成條件 122 3-2-2.3 (H5tepa)1/5[Mn(H2O)2Ga(PO4)2] (MG-N5) 的合成條件 123 3-2-2.4 (H6peha)1/6[Mn(H2O)2Ga(PO4)2] (MG-N6) 的合成條件 123 3-2-2.5 (H3deta)[Zn3Ga2(PO4)5] (ZG-N3) 的合成條件 124 3-2-2.6 (H3teta)(H4teta)[Zn7Ga5(PO4)12] (ZG-N4) 的合成條件 124 3-2-2.7 (H4tepa)[Zn4Ga3(PO4)7] (ZG-N5) 的合成條件 125 3-2-2.8 (H5peha)[Zn5Ga4(PO4)9] (ZG-N6) 的合成條件 125 3-2-3 單晶X光繞射與結構解析 (SXRD) 131 3-2-3.1 MnGaPOs 系列化合物晶體結構解析 131 3-2-3.2 Zn/GaPOs系列化合物晶體結構解析 133 3-2-4 粉末X-ray繞射分析 (PXRD) 135 3-2-5 元素分析(EA) 136 3-2-6 熱重量/微差熱分析 (TGA/DTA) 138 3-2-6.1 MnGaPOs系列化合物的熱重分析 138 3-2-6.2 Zn/GaPOs系列化合物的熱重分析 139 3-2-7 超導量子干涉磁量儀 ( SQUID ) 141 3-2-8 UV-Vis 吸收光譜儀 (UV-Vis) 143 3-2-9 螢光儀 ( FL spectrophotometer ) 144 3-2-10 非線性光學性質(SHG二次倍頻訊號) 146 3-2-11 固態核磁共振分析 (Solid-State NMR ) 148 3-3 結果與討論 152 3-3-1 化合物晶體結構描述與討論 152 3-3-1.1 MnGaPOs系列化合物結構描述 152 3-3-1.2 Zn/GaPOs系列化合物結構描述 157 3-3-2 氫鍵作用力與晶體熱穩定性的討論 164 3-3-3 光致發光性的性質研究討論 166 3-3-4 對掌性的性質研究討論 168 3-3-5 13C固態NMR的研究討論 169 3-4 結論 170 3-5 參考文獻 173 第四章 層狀鎵磷酸鹽合成與性質研究 175 4-1 簡介 175 4-2 實驗部分 177 4-2-1 實驗合成方法 178 4-2-2 化合物的合成條件 179 4-2-2.1 [Ga3(H3tepa)(PO4)4]∙2H2O (PG-1)的合成條件 179 4-2-2.2 (H3tren)Ga3(PO4)4•1.25H2O (PG-2) 的合成條件 179 4-2-3 單晶X光繞射與結構解析 (SXRD) 181 4-2-3.1 [Ga3(H3tepa)(PO4)4]∙2H2O (PG-1) 晶體結構解析 181 4-2-3.2 (H3tren)Ga3(PO4)4•1.25H2O (PG-2) 晶體結構解析 182 4-2-4 粉末X-ray繞射分析 (PXRD) 183 4-2-5 元素分析(EA) 183 4-2-6 熱重量/微差熱分析 (TGA/DTA) 184 4-2-6.1 [Ga3(H3tepa)(PO4)4]∙2H2O (PG-1) 的熱重分析 184 4-2-6.2 (H3tren)Ga3(PO4)4•1.25H2O (PG-2) 的熱重分析 185 4-2-7 非線性光學性質(SHG二次倍頻訊號) 187 4-2-8 固態核磁共振分析 (Solid-State NMR ) 188 4-3 結果與討論 193 4-3-1 化合物晶體結構描述與討論 193 4-3-1.1 [Ga3(H3tepa)(PO4)4]∙2H2O (PG-1) 結構描述 193 4-3-1.2 (H3tren)Ga3(PO4)4•1.25H2O (PG-2) 結構描述 196 4-3-2 氫鍵作用力與晶體熱穩定性的討論 201 4-4 結論 203 4-5 參考文獻 204 第五章 總結 205 附錄A 化合物Table 表 A-1~A-63 附錄B 化合物實驗與理論粉末繞射比對圖 B-1~B-15 附錄C VG系列化合物的電子自旋共振光譜 C-1~C-5 圖目錄 圖1-1-1 Silicates with 14-membered rings: (a) UTD-1 (DON); (b) CIT-5 (CFI) 8 圖1-1-2 Aluminum phosphates: (a) VPI-5 (18-rings); (b) JDF-20 (20-rings) 8 圖1-1-3 Gallium phosphate with 20-membered rings: Cloverite (CLO). 8 圖1-1-4 Metal phosphates with 24-membered rings: (a) ND-1; (b) NTHU-1 9 圖1-1-5 (a) The structure of NTHU-4.; (b) Luminescence property of NTHU-4. 9 圖1-1-6 A mineral phosphates with pores diameter 14.2 Å: Cacoxenite 9 圖1-1-7 Scheme of cooperative templating mechanism of multiple small amines in the formation of extra-large micropore. 10 圖1-3-1 水熱反應器的構造圖:(a) 截面 (b) 外觀 (c) 零組件 18 圖1-3-2 水熱反應密閉容器填充度、溫度與壓力對應關係圖 19 圖1-3-3 高溫高壓水熱反應器的反應容器與金管 19 圖1-3-4 微波能量在電磁光譜中的能量分布 21 圖1-3-5 (a)微波快速溶劑萃取系統 (b)反應瓶組 (20mL與55mL) 21 圖1-4-1 X -ray單晶繞射儀 25 圖1-4-2 HORIBA Jobin Yvon Fluorolog-3 Fluorescence 螢光儀 32 圖1-4-3 積分球裝置 33 圖1-4-4 Pake pattern (ωd, 偶極作用(dipolar effect)) 39 圖2-1-1 不同氧化態下釩金屬的多面體配位形式 50 圖2-1-2 (a) Syn-{V2O8} dimmer ; (b) Anti- {V2O9} dimer 50 圖2-1-3 two-edge sharing {V2O4}dimer (a) syn-orthogonal (b) anti-orthogonal (c) syn-coplanar (d) anti-coplanar (e) twist 51 圖2-2-1 化合物VG-1的熱重分析曲線圖 65 圖2-2-2 化合物VG-2的熱重分析曲線圖 66 圖2-2-3 (a)化合物VG-3的熱重分析曲線圖 (b)VG-3的變溫粉末繞射圖譜 68 圖2-2-4 化合物VG-4的熱重分析曲線圖 69 圖2-2-5 化合物VG-5的熱重分析曲線圖 70 圖2-2-6 (a) VG-1磁化率對溫度的關係圖 : χ M(corr) v.s. T ;χ M(corr) -1 v.s. T 71 (b) VG-1磁化率乘以溫度對溫度的關係圖: χ M(corr)T v.s. T 72 圖2-2-7 (a) VG-2磁化率對溫度的關係圖 : χ M(corr) v.s. T ;χ M(corr) -1 v.s. T 73 (b) VG-2磁化率乘以溫度對溫度的關係圖: χ M(corr)T v.s. T 74 圖2-2-8 (a) VG-3磁化率對溫度的關係圖 : χ M(corr) v.s. T ;χ M(corr) -1 v.s. T 75 (b) VG-3磁化率乘以溫度對溫度的關係圖: χ M(corr)T v.s. T 76 圖2-2-9 (a) VG-4磁化率對溫度的關係圖 : χ M(corr) v.s. T ;χ M(corr) -1 v.s. T 77 (b) VG-4磁化率乘以溫度對溫度的關係圖: χ M(corr)T v.s. T 78 圖2-2-10 (a) VG-5磁化率對溫度的關係圖 : χ M(corr) v.s. T ;χ M(corr) -1 v.s. T 79 (b) VG-5磁化率乘以溫度對溫度的關係圖: χ M(corr)T v.s. T 80 圖2-3-1 (H2dap)3[(VO)2(GaO)2(PO4)4]∙H2O (VG-1) 的ORTEP圖 85 圖2-3-2 VG-1 (a)沿[001]方向多面體圖; (b)單一無限鏈沿[100]方向多面體圖 85 圖2-3-3 (a)VG-1沿[010]方向的投影多面體圖。(氫鍵以虛線表示) (b)VG-1沿[100]方向的投影多面體圖。(氫鍵以虛線表示) 86 圖2-3-4 (a) VG-1結構中的{V2O8}雙聚體 (dimer ) (b) VG-1結構中的SBU:異金屬四聚體{V2Ga2O14} (hetero-tetramer) 86 圖2-3-5 (a) VG-1的異金屬四聚體和H2dap2+形成的氫鍵圖。(氫鍵以虛線表示) (b) VG-1中單一無限鏈與周圍有機模板氫鍵分佈。(氫鍵以虛線表示) 86 圖2-3-6 (H2dap)1.5[(VO)2(GaO)2(PO4)3]∙2.5H2O (VG-2) 的無機骨架ORTEP圖 (H2dap)1.5[(VO)2(GaO)2(PO4)3]∙2.5H2O (VG-2) 的SBU{V2Ga2O14}圖 89 圖2-3-7 (a) VG-2無機層沿著[-1 0 1]方向以AAA方式堆疊的圖 (b) VG-2以a軸方向投影單一層的示意圖 90 圖2-3-8 (a) VG-2結構延a軸方向投影的十二員環 (b) VG-2有機模板與無機層間氫鍵的分佈。(氫鍵以虛線表示) 90 圖2-3-9 (H2dap)[(VO)2(H2O)2Ga4(H2O)2(PO4)6]∙2H2O (VG-3)無機骨架ORTEP圖。(Ellipsoids are drawn with 50 % possibility.) 94 圖2-3-10 (a) VG-3結構中Ga/P/O無機層沿著[0 1 0]方向投影單一層的多面體圖 (b) VG-3 Ga/P/O無機層經由VO6連結形成3D結構於a軸方向的投影 (c)VG-3結構延a軸方向投影的十二員環隧洞多面體圖 94 圖2-3-11 VG-3沿著[001]方向的wire圖 (a)兩種四員環基本單元 (b) 左旋和右旋的螺旋彩帶 (c) 3D結構。(藍色wire代表四配位的鎵金屬,紫色wire代表五配位的鎵金屬,綠色wire代表釩金屬,黃色wire代表磷) 95 圖2-3-12 (a) (H2dap)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•4H2O (VG-4) 無機骨架的ORTEP圖 (b) (H2pip)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•3H2O (VG-5) 無機骨架的ORTEP圖 98 圖2-3-13 (H2dap)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•4H2O (VG-4)沿著[001]方向的多面體圖 99 圖2-3-14 (H2pip)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•3H2O (VG-5)沿著[001]方向的多面體圖 99 圖2-3-15 (H2dap)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•4H2O (VG-4)以及 (H2pip)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•3H2O (VG-5)沿著[111]方向的骨架圖 100 圖2-3-16 (a) (H2dap)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•4H2O (VG-4) 陽離子的分佈圖 (b) (H2pip)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•3H2O (VG-5) 陽離子的分佈圖 100 圖2-3-17 (a) (H2dap)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•4H2O (VG-4) 結構結晶水的分佈圖 (b) (H2pip)[(VO)2(H2O)2Ga2(PO4)4]•3H2O (VG-5) 結構結晶水的分佈圖 101 圖2-3-18 VG-4、VG-5 結構骨架沿著[110]方向堆疊的層的剖析圖 101 圖2-3-19 VG-1、VG-2 以及VG-3的熱分析曲線圖 104 圖2-3-20 VG-3的TGA/DTA熱分析曲線圖 104 圖2-3-21 (a) VG-1 (b) VG-2 (c) VG-3釩原子導引進入Ga/P/O matrix圖 110 圖2-3-22 顯示VG-1、VG-2及VG-3在4K的EPR光譜其g值測量為1.977 110 圖2-3-23 VG-1和VG-2在各種溫度之ESR光譜(實線為測量值) 111 圖3-1-1 物質掌性特徵的分類 118 圖3-2-1 Zn/GaPOs系列化合物晶體在UV燈下的光致發光性 128 圖3-2-2 (a) MnGaPOs(MG-N3、MG-N4、MG-N5、MG-N6)系列化合物的晶體照片 129 (b) Zn/GaPOs (ZG-N3、ZG-N4、ZG-N5、ZG-N6)系列化合物的晶體照片 130 圖3-2-3 MnGaPOs系列各個化合物的熱重分析曲線圖 138 圖3-2-4 Zn/GaPOs系列各個化合物的熱重分析曲線圖 140 圖3-2-5 (a) MG-N5磁化率對溫度的關係圖 : χ M(corr) v.s. T ;χ M(corr) -1 v.s. T 141 (b) MG-N5磁化率乘以溫度對溫度的關係圖: χ M(corr)T v.s. T 142 圖3-2-6 polyamine存於Zn/GaPOs (ZG-N3、ZG-N4、ZG-N5、ZG-N6)的UV-Vis 143 圖3-2-7 polyamine存於Zn/GaPOs (ZG-N3、ZG-N4、ZG-N5、ZG-N6) em@ex420nm的PL圖譜 145 圖3-2-8 Zn/GaPOs (ZG-N3、ZG-N4、ZG-N5、ZG-N6)的CIE圖譜(λex = 420 nm) 145 圖3-2-9 MnGaPOs (MG-N5、MG-N3) 的SHG圖譜 147 圖3-2-10 Zn/GaPOs (ZG-N3、ZG-N4、ZG-N5、ZG-N6) 的SHG圖譜 147 圖3-2-11 Zn/GaPOs (ZG-N3、ZG-N4、ZG-N5、ZG-N6) 的13C NMR圖譜 148 圖3-2-12 多氮有機胺陽離子H3deta3+、H3teta3+、H4teta4+、H4tepa4+、H5peha5+ 的 13C NMR預測值圖譜 149 圖3-3-1 MnGaPOs系列化合物無機骨架部分的ORTEP圖 155 圖3-3-2 MnGaPOs系列化合物延c軸方向投影的多面體圖 155 圖3-3-3 MnGaPOs系列化合物延c軸方向結構成螺旋排列的多面體圖 155 圖3-3-4 MnGaPOs系列多氮有機胺在隧洞中的排列與氫鍵的臆測圖 156 圖3-3-5 Zn/GaPOs系列化合物無機骨架部分的ORTEP圖 161 圖3-3-6 3-3-6 Zn/GaPOs系列化合物由a軸方向投影的多面體圖 161 圖3-3-7 Zn/GaPOs系列化合物延a軸方向結構成螺旋排列的多面體圖 162 圖3-3-8 Zn/GaPOs系列化合物由[111]方向投影的多面體圖 162 圖3-3-9 Zn/GaPOs系列化合物延[111]方向結構成螺旋排列的多面體圖 163 圖3-3-10 MG-N5 與ZG-N5的熱分析曲線圖 165 圖3-3-11 MG-N5 (加熱至300℃脫去配位水) 與MG-N5的PXRD比對圖譜 165 圖3-3-12 MG-N5 的TGA-MS曲線圖 166 圖4-1-1 tepa當五配位基的鉗合物 177 圖4-2-1 化合物PG-1的熱重分析曲線圖 185 圖4-2-2 化合物PG-2的熱重分析曲線圖 186 圖4-2-3 MG-N5、MG-N3、PG-1的SHG比較圖譜 187 圖4-2-4 (a) PG-1的13C NMR圖譜;(b) PG-2的13C NMR圖譜 189 圖4-2-5 (a) PG-1的31P NMR圖譜;(b) PG-2的31P NMR圖譜 191 圖4-2-6 (a) PG-1的71Ga NMR圖譜;(b) PG-2的71Ga NMR圖譜 192 圖4-3-1 [Ga3(H3tepa)(PO4)4]•2H2O (PG-1) 結構ORTEP圖 194 圖4-3-2 [Ga3(H3tepa)(PO4)4]•2H2O (PG-1) 延a軸方向投影的多面體圖 194 圖4-3-3 [Ga3(H3tepa)(PO4)4]•2H2O (PG-1) 氫鍵作用力(虛線)的多面體圖 195 圖4-3-4 [Ga3(H3tepa)(PO4)4]•2H2O (PG-1) 延c軸方向投影單一層的多面體圖 195 圖4-3-5 (H3tren)Ga3(PO4)4•1.25H2O (PG-2) 結構ORTEP圖 197 圖4-3-6 (H3tren)Ga3(PO4)4•1.25H2O (PG-2) 由b軸投影的多面體圖 198 圖4-3-7 (H3tren)Ga3(PO4)4•1.25H2O (PG-2) 單一層的多面體圖 198 圖4-3-8 (H3tren)Ga3(PO4)4•1.25H2O (PG-2) 單層上H3tren3+分布的多面體圖 198 圖4-3-9 NTHU-3 tren在層間的分布圖 199 圖4-3-10 (H3tren)Ga3(PO4)4•1.25H2O (PG-2) 結晶水在層間的分布圖 199 圖4-3-11 PG-1與PG-2的熱分析曲線圖 202 表目錄 表1-2-1 Part I : VGaPOs 釩鎵磷酸鹽化合物 14 表1-2-2 Part II : MnGaPOs & Zn/GaPOs 掌性孔洞化合物 15 表1-2-3 Part III : GaPOs 層狀鎵磷酸鹽化合物 16 SchemeI 水熱反應的流程 22 表1-4-1 本研究中的磁性分析所用到的逆磁校正常數 35 SchemeII 研究流程 40 表1-6-1 本研究化合物的晶格常數 42 表2-1-1 文獻上已發表的VGaPOs 釩鎵磷酸鹽化合物的資料 51 SchemeIII Synthesis: diprotanted amine /V/Ga/PO4 57 表2-2-1 VGaPOs元素分析結果 (EA) 64 表2-2-2 VGaPOs元素分析結果 (ICP-AES) 64 表2-3-1 化合物VG-1中的氫鍵鍵長和角度列表 87 表2-3-2 化合物VG-1、VG-2、VG-3中,釩原子之間的距離關係 109 表2-3-3 Some nuclei with spins 111 SchemeIV Synthesis: polyamine M / Ga / PO4 (M = Mn, Zn) 127 表3-2-1 MnGaPOs系列結構最後精算R值與Flack x parameter 132 表3-2-2 Zn/GaPOs系列結構最後精算R值與Flack x parameter 134 表3-2-3 MnGaPOs、Zn/GaPOs系列各化合物元素分析結果 (EA) 136 表3-2-4 MnGaPOs、Zn/GaPOs系列各化合物元素分析結果 (ICP-AES) 137 表3-2-5 MnGaPOs系列各個化合物的熱重損失的測量數據與理論值 139 表3-2-6 Zn/GaPOs系列各個化合物的熱重損失的測量數據與理論值 140 表3-2-7 Zn/GaPOs系列各個化合物的CIE值 146 表3-2-8 Zn/GaPOs系列各個化合物固態13CNMR理論預測值與測量值比較結果 150 表3-3-1 CZP framework topology無機化合物 156 表3-3-2 MnGaPOs MG-N3、MG-N4、MG-N5、MG-N6相關晶體結構資料 156 表3-3-3 ZnGaPOs ZG-N3、ZG-N4、ZG-N5、ZG-N6相關晶體結構資料 163 Scheme V Synthesis: polyamine / Ga / PO4 180 表4-2-1 PG-1及PG-2各化合物元素分析結果 (EA) 183 表4-2-2 PG-1及PG-2化合物元素分析結果 (ICP-AES) 184 表4-2-3 化合物PG-1固態13C-NMR預測理論值與測量值比較結果 190 表4-2-4 PG-1之31P-NMR δ與mean∠P-O-G 所對應的磷原子 191 表4-2-5 PG-2之31P-NMR δ與mean∠P-O-G 所對應的磷原子 191 表4-3-1 化合物PG-1中的氫鍵鍵長和角度列表 196 表4-3-2 化合物PG-2中的氫鍵鍵長和角度列表 200

    1-7 參考文獻
    [1] Julien, C. Material Science and Engineering 1990, B6, 9.
    [2] (a) Fang, J.; Holloway, P. H.; Yu, J. E.; Jones, K. S.; Pathangey, B.; Brettschneider, E.; Anderson, T. J. Applied Surface Science 1993, 7 (b) Futh, A.; Gallinger, R. P.; Schuster, P.; Adolph, J.; Gaporalettio, O. Thin Solid Film 1992, 207, 202.
    [3] Sharrock, M. P. MRS BULLETIN 1990, March, 53.
    [4] (a) Hiroshi, M. JEE 1992, January, 32. (b) Zeng, Z. J. Phys. Chem. Solids 1991, 52, 659.
    [5] Rickert, H. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1978, 17, 37.
    [6] Smith, J. V. Chem. Rev. 1988, 88, 149.
    [7] (a) J. M. Thomas, R. Raja, G. Sankar, R. G. Bell, Nature 1999, 398, 227. (b) M. E. Davis, Nature 2002, 417, 813. (c)R. Murugavel, A. ChoudHury, M. G. Walawalkar, R. Pothiraja, C. N. R. Rao, Chem. Rev. 2008, 108, 3549.
    [8] Celestian, A. J.; Parise, J. B.; Goodell, C.; Tripathi, A.; Hanson, J. Chem. Mater. 2004, 16, 2244
    [9] Chae, H. K. et al. Nature 2004,427, 523
    [10] Kuznickl, S.M.; et al. Nature 2001, 412, 720
    [11] Thomas,J.M.; Raja, R.; Sankar, G.; Bell, R. G. Nature 1999, 398, 227
    [12] H. de Sainte Claire Deville, C. R. Hebd. Seances Acad. Sci. 1862, 54, 324.
    [13] Barrer, R. M. J. Chem. Soc. 1948, 127.
    [14] Barrer, R. M.; Denny, P. J. J. Chem. Soc. 1961, 971
    [15] Wagner, P.; Yoshikawa, M.; Lovallo, M.; Tsuji, K.; Taspatsis, M.; Davis, M. E. Chem. Comm. 1997, 2179.
    [16] Freyhardt, C. C.; Khodabandeh, S.; Wagner, P.; Chen, C. Y.; Balkus, K. J.; Zones, S. I.; Davis, M. E. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 8474.
    [17] Wilson, S. T.; Lok, B. M.; Messina, C. A.; Cannan, T. R.; Flanigen, E. M. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 1146.
    [18] Davis, M. E.; Saldarriaga, C.; Montes, C.; Garces, J. M.; Crowder, C. Nature 1988, 331, 698
    [19] Jones, R. H.; Thomas, J. M.; Chen, J.; Xu. R.; Huo, Q.; Li, S.; Ma, Z.; Chippindale, A. M. J. Solid Sate Chem. 1993, 102, 204.
    [20] (a)Khan, M. L.; Lee, Y. -S.; O’Conner, C. J.; Haushalter, R. C.; Zubieta, J. Chem. Mater. 1994, 6, 721. (b) Khan, M. I.; Lee, Y. S.; O’Conner, C. J.; Haushalter, R. C.; Zubieta, J. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 4525. (c) Khan, M. I.; Meyer, L. M.; Haushalter, R. C.; Schweitzer, A. L.; Zubieta, J.; Dye, J. L. Chem. Mater. 1996, 8, 43. (d) Soghomonian, V.; Chen, Q.; Haushalter, R. C.; Zubieta, J.; O’Conner, C. J.; Lee, Y. –S. Chem. Mater. 1993, 5, 1690.
    [21] S. Neeraj, Srinivasan Natarajan, and C. N. R. Rao Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 3480-3483
    [22] (a) Haushalter, R. C.; Mundi, L. A. Chem. Mater. 1992, 4, (b) Haushalter, R. C.; Strohmaier, K.; Lai, F. W. Science 1989, 246,1289.
    [23] Cavellec, M.; Riou, D.; Ferey, G. Acta Crystallogr. Sect. C. 1995, 51, 2242.
    [24] (a)Ferey, G.; Loiseau, T.; Riou, D. Mater, Sci. Forum 1994, 152, 125. (b) Ferey, G. J. Fluorine Chem. 1995, 72, 187. (c) Estermann, M.; McCusker, L. B.;Baerlocher, C.; Merrouche, A.; Kessler, H. Nature 1991, 352, 320. (d) Loiseau, T.; Ferey, G. Eur. J. Solid State Inorg. Chem. 1993, 30, 369. (e) Loiseau, T.; Ferey, G. J. Solid State Chem. 1994, 111, 403. (f) Loiseau, T.; Retoux, R.; Lacorre, P.; Ferey, G. J. Solid State Chem.1994, 111, 427. (g) Loiseau, T.; Ferey, G. J. Mater. Chem. 1996, 6, 1073. (h) Loiseau, T.; Ferey, G. Chem. Commun. 1997, 1093.
    [25] Davis, M. E. Nature 2002, 417, 813.
    [26] Estermann, M.; McCusker, L. B.; Baerlocher, C.; Merrouche, A.; Kessler, H. Nature, 1991, 352, 320.
    [27] Yang, G. Y.; Sevov, S. C. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 8389.
    [28] Lin, C. H., Wang, S. L., Lii, K. H. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 4649.
    [29] (a) Liao, Y. C.; Liao, F. L. Chang, W. K.; Wang, S. L. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1320. (b) Feng, P. Chem. Commun. 2001, 1668. (c) Liao, Y. C.; Jiang, Y. C.; Wang, S. L. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12794. (d) Lin, C. H.; Yang, Y. C.; Chen, C. Y.; Wang, S. L. Chem. Mater. 2006, 18, 2095. (e) Jhang, P. C.; Yang, Y. C.; Lai, Y. C.; Liu, W. R.; Wang, S. L. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 742
    [30] Liao, Y. C.; Lin, C. H.; Wang, S. L. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9986.
    [31] Moore, P. B.; Shen, J. Nature 1983, 306, 356.
    [32] (a) Chippindale, A. M.; Cowley, A. R. Microporous and Mesoporous Materials,
    1998, 21, 271. (b) Hartmann, M.; Kevan, L. Chem. Rev., 1999, 99, 635. (c) Feng, P.; Bu, X.; Stucky, G. D. Nature 1997, 388, 735.
    [33] (a) Lin, C. H., Wang, S. L. Chem. Mater. 2002, 14, 96-102. (b) Hsu, K. F.; Wang, S. L. Chem. Commun. 2000, 135. (c) Hsu, K. F.; Wang, S. L. Inorg. Chem. 2000, 39, 1773. (d) Liao, Y. C. Lin, C. H. Wang, S. L. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9986.
    [34] (a) M. J. Gray, J. D. Jasper, and A. P. Wilkinson Chem. Mater. 1997, 9, 976. (b) Jihong Yu, Yu Wang, Zhan Shi, and Ruren Xu Chem. Mater. 2001, 13, 2972-2978
    [35] An, H.Y.; Wang, E.B.; Xiao, D. R.; Li,Y. G.; Su, Z. M.; Xu, L. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 904.
    [36] (a) Norquist, A. J.; O'Hare, D. J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 6673–6679 (b) Francis, R. J.; O'Hare, D. J. Chem. Soc., Dalton Trans.,1998,3133-3148.(c) Francis, R. J.; O'Brien, S.; Fogg, A. M.; Halasyamani, P. S.; O'Hare, D.; Loiseau, T.; Férey, G. J. Am. Chem. Soc., 1999, 121, 1002–1015.(d) Walton, R.I.; Loiseau, T.; O'Hare, D.; Férey, G. Chem. Mater., 1999, 11, 3201–3209.
    [37] Li, J.; Li, L.; Liang, J.; Chen, P.; Yu, J.; Xu,Y.; Xu, R. Cryst. Growth Des., 2008, 7, 2318–2323.
    [38] (a)Rabenau, R. Angew. Chem., Int. Ed. 1985, 24, 1026.(b) Landise, R. A. Chem.
    Eng. News 1987, (Sept 28), 30.
    [39] Cann, M.C.;Leadbeater, N.E. Microwave Heating as a Tool for Sustainable Chemistry. Taylor&Francis Group, Boca Raton.
    [40] 王素蘭,科儀新知,民國九十四年二月第二十六卷第四期
    [41] APEX II software package; Bruker AXS, Madison, WI, 2005
    [42] Sheldrick, G. M. SAINT programs, Release Version 5.1; Bruker AXS, Madison, WI, 1998.
    [43] Sheldrick, G. M. SHELXTL programs, Release Version 5.1; Bruker AXS, Madison, WI, 1998.
    [44] Brown, I. D.; Altermann, D. Acta Crystallogr. 1985, B41, 244.
    [45] Alcock, N. W. Bonding and Structure; Ellis Horwood: New York, 1990
    [46] Spek, L. Acta Crystallogr. 1990, A46, 34.
    [47] Selwood, P. W. Magnetochemistry; Interscience : New York, 1956
    [48] Pake, G. E. J. Chem. Phys. 1948, 16, 327.
    [49] Chiang, Y. W.; Borbat, P. P. and Freed, J. H. J. Magn. Reson. 2005, 172, 279.

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