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研究生: 方立言
Fang Li-Yen
論文名稱: 釩鎵磷酸鹽和釩砷酸鹽化合物的合成、結構鑑定與性質研究
指導教授: 王素蘭
Wang Sue-Lein
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2001
畢業學年度: 89
語文別: 中文
中文關鍵詞: 水熱合成釩鎵磷酸鹽釩砷酸鹽磷酸鹽砷酸鹽
外文關鍵詞: thermal syntheses, vanadium-substituted gallium phosphate, vanadium arsenate, phosphate, arsenate, vanadium, gallium
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  • 本論文主要是以水熱反應合成釩鎵混金屬磷酸鹽化合物,以及過渡金屬釩砷酸鹽化合物,研究其合成條件、結構化學與化合物的物理性質,在此研究中共合成了二個釩鎵磷酸鹽和五個釩砷酸鹽共七個化合物。如下所列:
    (H2DABCO)[(VOH2O)2Ga2(PO4)4]∙2H2O (1)

    (H2DABCO)[(VO)3(H2O)3Ga(PO4)3(HPO4)]·H2O (2)

    (H2DABCO)[(VO)2(C2O4)(HAsO4)2] ·1.5H2O (3)

    (H3DETA)2[(VO)6(C2O4)3(HAsO4)6]∙4H2O (4)

    (H2DABCO)[(VOF)2(HAsO4)2] (5)

    (H2DAB)[(VOF)2(HAsO4)2](6)

    (H2DAP)2[(VO)5(OH)2(AsO4)4]·2H2O (7)

    化合物1是由一個VO5(H2O)八面體、一個GaO4四面體和兩個PO4四面體連接成四員環的基本單元後,四員環之間連接延展成孔洞狀的三維結構。

    化合物2也是三維的孔洞結構,此結構具有多方向互相貫穿的隧洞,其骨架結構單元主要是由VO6八面體與PO4四面體組成VPO層狀架構,層與層間再以GaO4四面體連接而形成。

    化合物3與化合物4為等結構,為含草酸的釩砷酸鹽層狀化合物。化合物3、4的基本單元是由VO6八面體、AsO4四面體與雙芽基C2O42+所組成的。此結構特別的是兩個釩-氧八面體藉由雙芽螯合的草酸根當作橋基連結形成[V2C2O12]二聚體。

    化合物5與化合物6等結構,為含F配位的釩砷酸鹽。基本單元皆由一個V2O8F2二聚體,和兩個共角連接的HAsO4四面體構成的[(VO)2F2(HAsO4)2]4-單元組成,關於含氟釩砷酸鹽的文獻則尚未發表過。

    化合物7是第一個合成出新穎的三維結構有機釩砷酸鹽,此結構具有多方向互相貫穿的隧洞。整個結構主要是由VO6八面體間先以共角形式聯結組成無限鏈,VAsO無限鏈間以VO5五面體經由共角連接延伸形成層狀結構,層與層間藉由以兩個VO5五面體共邊連結的釩氧二聚體共角連結成為三維的架構。

    每個化合物的反應合成條件和影響化合物生成的水熱反應參數相互之間的關係將詳述於第二章,在第三章中將針對每一個化合物的晶體結構特徵進行描述與討論,以及探討每個化合物的熱性質和研究每個化合物的磁性現象。


    摘要 第一章 緒論 1-1 簡介 1 1-2 化合物的合成方法 2 1-3 單晶X-光繞射實驗與晶體結構解析 6 1-4 化合物的分析方法 10 1-5 實驗儀器與藥品 13 1-6 研究成果 15 第二章 釩鎵磷酸鹽的結構與性質研究 前言 26 2-1 化合物的合成 28 2-1-1 (H2DABCO)[(VOH2O)2Ga2(PO4)4]∙2H2O (1)及 (H2DABCO)[(VO)3(H2O)3Ga(PO4)3(HPO4)]·H2O (2)的合成 28 2-2 化合物的晶體結構解析 31 2-2-1 (H2DABCO)[(VOH2O)2Ga2(PO4)4]∙2H2O (1)的晶體結構解析 31 2-2-2 (H2DABCO)[(VO)3(H2O)3Ga(PO4)3(HPO4)]·H2O (2)的晶體結 構解析 31 2-3 化合物的結構描述與討論 33 2-3-1 (H2DABCO)[(VOH2O)2Ga2(PO4)4]∙2H2O (1) 的晶體結構描 述與討論 33 2-3-2 (H2DABCO)[(VO)3(H2O)3Ga(PO4)3(HPO4)]∙H2O (2) 的晶體 結構描述與討論 35 2-4 化合物的性質研究 38 2-4-1 (H2DABCO)[(VOH2O)2Ga2(PO4)4]∙2H2O (1) 38 A. 元素分析(EA) 38 B. 熱重量/微差熱分析(TGA/DTA) 38 C. 磁性測量(SQUID)的分析探討 39 2-4-2 (H2DABCO)[(VO)3(H2O)3Ga(PO4)3(HPO4)]·H2O (2) 40 A. 元素分析(EA) 40 B. 熱重量/微差熱分析(TGA/DTA) 41 C. 磁性測量(SQUID)的分析探討 41 2-5 結論 43 第三章 釩砷酸鹽的結構與性質研究 前言 78 3-1 化合物的合成 78 3-1-1 (H2DABCO)[(VO)2(C2O4)(HAsO4)2] ·1.5H2O (3) 的合成 80 3-1-2 (H3DETA)2[(VO)6(C2O4)3(HAsO4)6]∙4H2O (4) 的合成 80 3-1-3 (H2DABCO)[(VO)2(F)2(HAsO4)2] (5) 的合成 81 3-1-4 (H2DAB) [(VO)2(F)2(HAsO4)] (6) 的合成 81 3-1-5 (H2DAP)2[(VO)5(OH)2(AsO4)4]·2H2O (7) 的合成 82 3-2 化合物的晶體結構解析 84 3-2-1 (H2DABCO)[(VO)2(C2O4)(HAsO4)2]·1.5H2O (3) 的晶體結 構解析 84 3-2-2 (H3DETA)2[(VO)6(C2O4)3(HAsO4)6]∙4H2O (4) 的晶體結構 解析 85 3-2-3 (H2DABCO)[(VO)2(F)2(HAsO4)2] (5) 的晶體結構解析 86 3-2-4 (H2DAB)[(VO)2(F)2(HAsO4)] (6) 的晶體結構解析 87 3-2-4 (H2DAP)2[(VO)5(OH)2(AsO4)4]·2H2O (7) 的晶體結構解析 88 3-3化合物的結構描述與討論 90 3-3-1 (H2DABCO)[(VO)2(C2O4)(HAsO4)2]∙1.5H2O (3) 及 (H3DETA)2[(VO)6(C2O4)3(HAsO4)6]∙4H2O (4) 的晶體結構 描述與討論 90 3-3-2 (H2DABCO)[(VO)2(F)2(HAsO4)2] (5) 以及 (H2DAB)[(VO)2(F)2(HAsO4)2] (6) 的晶體結構描述與討論 92 3-3-3 (H2DAP)2[(VO)5(OH)2(AsO4)4]·2H2O (7) 的晶體結構描述 與討論 94 3-4 化合物的性質研究 97 3-4-1 (H2BABCO)[(VO)2(C2O4)(HAsO4)2] ·1.5H2O (3) 97 A. 元素分析(EA) 97 B. 熱重量/微差熱分析(TGA/DTA) 97 C. 磁性測量(SQUID)的分析探討 98 3-4-2 (H3DETA)2[(VO)6(C2O4)3(HAsO4)6]∙4H2O (4) 98 A. 元素分析(EA) 99 B. 熱重量/微差熱分析(TGA/DTA) 99 C. 磁性測量(SQUID)的分析探討 100 3-4-3 (H2DABCO)[(VOF)2(HAsO4)2] (5) 101 A. 元素分析(EA) 101 B. 熱重量/微差熱分析(TGA/DTA) 102 C. 磁性測量(SQUID)的分析探討 103 3-4-4 (H2DAB)[(VOF)2(HAsO4)] (6) 104 A. 元素分析(EA) 104 B. 熱重量/微差熱分析(TGA/DTA) 104 C. 磁性測量(SQUID)的分析探討 105 3-4-5 (H2DAP)2[(VO)5(OH)2(AsO4)4]·2H2O (7) 106 A. 元素分析(EA) 106 B. 熱重量/微差熱分析(TGA/DTA) 107 C. 磁性測量(SQUID)的分析探討 107 3-5 結論 109 第四章 總結 184 參考文獻 187

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