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研究生: 蔡育旻
Tsai Yu-Min
論文名稱: 釩砷(磷)酸鹽的合成,晶體結構與性質研究
Syntheses, Crystal Structures and Properties of Vanadium Arsenates and Phosphate
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
畢業學年度: 87
語文別: 中文
中文關鍵詞: 水熱法釩砷酸鹽及磷酸鹽一維鏈狀結構二維層狀結構有機/無機複合結構化合物共邊V2O10雙體共面V2O9雙體
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  • 在本論文中,以水熱法合成了六個過渡金屬釩砷酸及磷酸鹽化合物。以結構種類而言,可分為兩大系列:
    一、 一維鏈狀結構化合物:

    (C4H12N2)2(V2O3)2(AsO4)(HAsO4)3(H2AsO4)•4H2O (1)、(C4H12N2)(VO)2(HAsO4)3•H2O (2)、

    (C4H12N2)[VO(C2O4)HXO4] (X = As, P) (3, 4)

    二、 二維層狀結構化合物:

    (C4H12N2)(VO)(As2O7) (5)、Cs(VO)2(HAsO4)2(H2AsO4) (6)

    第一系列中,化合物1與化合物2皆屬於單斜晶系(Monoclinic),空間群分別為P21/c (#14)與C2/c (#15),這兩個化合物的結構共同特徵是由共邊(corner-sharing)的V2O10雙體以共角方式連接(HnAsO4) (n=0, 1, 2)四面體形成一維無限狀結構。不同的是化合物1是混價釩(V4+, V5+)化合物,無限鏈沿a-軸方向延伸;而化合物2是正4價釩化合物,無限鏈沿[110]方向與[-110]方向交錯排列。化合物3, 4為等結構,皆屬於長方晶系(Orthorhombic),空間群為P212121 (#19),這兩個化合物是含有草酸根的有機/無機複合結構化合物,其結構是由VⅣO6八面體以共角方式交錯連接(HXO4) (X= As, P)四面體形成四連接(four-connected)的彩帶(ribbon)結構,C2O42-基則與VⅣO6八面體連接懸掛於彩帶的兩側。這一系列的化合物將在第二章中詳細描述其合成、結構描述與物性研究。

    第二系列中,化合物5是屬於單斜晶系,空間群為P21/n (#14),此化合物是由VⅣO5四角錐與As2O7雙砷酸基以共角方式連接形成具有七邊形窗的的二維層狀結構,此化合物與A2(VO)(P2O7) (A = Cs, Rb)為等結構。化合物6是屬於單斜晶系,空間群為P21/n,此化合物是由共面(face-sharing)的V2O9雙體以共角方式連接HAsO4四面體形成二維層狀結構,H2AsO4四面體則與V2O9雙體以共用一個氧的方式懸掛於層的兩側,在釩砷酸及磷酸鹽的文獻中,結構中具有共面V2O9雙體的例子不多。詳細的合成條件,結構描述與性質研究見於第三章。


    <目錄> 第一章 序論 1-1 簡介 1 1-2 研究方法 2 1-3 單晶X-光繞射實驗與晶體結構解析 5 1-4 研究成果 9 1-5 參考文獻 12 第二章 一維鏈狀結構釩砷(磷)酸鹽的結構解析與性質研究: (C4H12N2)2(V2O3)(AsO4)(HAsO4)3(H2AsO4)•4H2O (1)、(C4H12N2)(VO)2(HAsO4)3•H2O (2)、 (C4H12N2)[VO(C2O4)HXO4] (X = As, P) (3, 4) 2-1 前言 20 2-2 化合物的實驗合成分析 22 2-2.1 (C4H12N2)2(V2O3)(AsO4)(HAsO4)3(H2AsO4)•4H2O (1) 的合成方法 22 2-2.2 (C4H12N2)(VO)2(HAsO4)3•H2O (2)的合成方法 23 2-2.3 (C4H12N2)[VO(C2O4)HAsO4] (3)的合成方法 24 2-2.4 (C4H12N2)[VO(C2O4)HPO4] (4)的合成方法 25 2-3 化合物的晶體結構解析 26 2-3.1 (C4H12N2)2(V2O3)(AsO4)(HAsO4)3(H2AsO4)•4H2O (1) 的晶體結構解析 27 2-3.2 (C4H12N2)(VO)2(HAsO4)3•H2O (2)的晶體結構解析 28 2-3.3 (C4H12N2)[VO(C2O4)HAsO4] (3)的晶體結構解析 29 2-3.4 (C4H12N2)[VO(C2O4)HPO4] (4)的晶體結構解析 29 2-4 化合物的晶體結構描述與討論 30 2-4.1 (C4H12N2)2(V2O3)(AsO4)(HAsO4)3(H2AsO4)•4H2O (1) 30 2-4.2 (C4H12N2)(VO)2(HAsO4)3•H2O (2) 34 2-4.3 (C4H12N2)[VO(C2O4)HXO4] (X = As, P) (3, 4) 35 2-5 化合物的物性研究 37 2-5.1 (C4H12N2)2(V2O3)(AsO4)(HAsO4)3(H2AsO4)•4H2O (1) 37 A. 元素分析(EA) 37 B. 熱重量/熱微差分析(TG/DTA) 37 2-5.2 (C4H12N2)[VO(C2O4)HXO4] (X = As, P) (3, 4) 38 A. 元素分析(EA) 38 B. 熱重量/熱微差分析(TG/DTA) 39 C. 磁性(SQUID)測量與研究 40 2-6 結論 42 2-7 參考文獻 42 第三章 二維層狀結構釩砷酸鹽的結構與性質研究: (C4H12N2)(VO)(As2O7) (5)、Cs(VO)2(HAsO4)2(H2AsO4) (6) 3-1 前言 105 3-2 化合物的實驗合成分析 107 3-2.1 (C4H12N2)(VO)(As2O7) (5)的合成方法 107 3-2.2 Cs(VO)2(HAsO4)2(H2AsO4) (6)的合成方法 108 3-3 化合物的晶體結構解析 109 3-3.1 (C4H12N2)(VO)(As2O7) (5)的晶體結構解析 109 3-3.2 Cs(VO)2(HAsO4)2(H2AsO4) (6)的晶體結構解析 110 3-4 化合物的晶體結構描述與討論 111 3-4.1 (C4H12N2)(VO)(As2O7) (5) 111 3-4.2 Cs(VO)2(HAsO4)2(H2AsO4) (6) 112 3-5 化合物的物性研究 114 3-5.1 (C4H12N2)(VO)(As2O7) (5) 114 A. 元素分析(EA) 114 B. 磁性(SQUID)測量與研究 114 3-6 結論 116 3-7參考文獻 117 第四章 總結 140

    第一章 參考文獻
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    第三章 參考文獻
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    [7] 李光華, 吳大猷院長榮退學術研討會抽印本, 中華民國八十三年七月。

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