有机模板硫酸盐的合成、晶体结构及性质研究

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近年来,有机模板硫酸盐由于其结构上的多样性以及它们在催化、吸附、磁性、光学等方面潜在的应用使其备受关注。本文采用溶剂热合成方法共合成15种未见文献报道的硫酸盐:以乙二胺、二乙烯三胺和哌嗪为模板,成功合成了7种未见文献报道,具有一维链状、二维层状和三维孔状结构的稀土(La、Sm、Eu和Dy)硫酸盐;以乙二胺、哌嗪和为模板,成功合成了4种未见文献报道,具有离散、二维层状结构的过渡金属(Fe、Co和Ni)硫酸盐;另外,还合成了3种稀土硫酸氟化物和一种硫酸氢氧化物。并通过X-射线单晶衍射技术确定了它们的晶体结构,利用红外光谱(IR)、热重分析(DTA)、X-射线粉末衍射(XRD)和荧光分析等手段对化合物进行了表征和性质研究。(1)通过溶剂热合成方法,以二乙烯三胺为模板成功合成了化合物[C4N3H16][La(SO43(H2O)] (1) ;以乙二胺为模板合成了化合物[Eu(SO43(H2O)][C2N2H10]1.5·2H2O (2)、[Sm(SO43(H2O)][C2N2H10]1.5·2H2O (3)和[Dy(SO4)F2][C2N2H10]0.5 (4);以哌嗪为模板合成了化合物[Eu2(SO45(H2O)2][C4N2H12]2 (5)和[Sm2(SO45(H2O)2][C4N2H12]2 (6);以草酸合成了化合物La3(SO43F2(C2O40.5(H2O)5 (7)。X-射线单晶衍射分析表明化合物(1)是以二乙烯三胺为模板的一维链状硫酸镧;化合物(2)、(3)和(4)分别是以乙二胺为模板的二维层状硫酸铕、硫酸衫和硫酸镝;化合物(5)和(6)是以哌嗪为模板的三维孔状硫酸铕和硫酸衫;化合物(7)是草酸分子参与配位的三维硫酸镧。在化合物(1)-(6)中无机骨架与质子化的有机模板通过氢键相互作用。对化合物(1)-(3)、(5)和(6)进行荧光性质分析,分析表明这五种化合物具有较强的荧光性质。(2)通过溶剂热合成方法,合成了化合物Sm(SO4)F(H2O) (8)、Eu(SO4)F(H2O) (9)、Dy(SO4)F(H2O) (10)和Sm(SO4)(OH) (11)。这四种化合物都是非有机模板稀土硫酸盐,其中化合物(8)-(10)具有相同的结构。(3)通过溶剂热合成方法,合成了四种新的过渡金属硫酸盐Fe(H2O)6·(SO4)·(C4N2H10 (12)、[Co3Zn(H2O)(OH)6(SO4)]·3H2O (13)、[Co(SO4)F(H2O)][C2N2H10]0.5 (14)和[Ni(SO4)F(H2O)][C2N2H10]0.5 (15)。化合物(12)是以哌嗪为模板具有离散结构的硫酸亚铁;化合物(13)是一种新型以Co-O层支撑ZnO4和SO4四面体的层状化合物;化合物(14)和(15)具有相同的结构。磁性研究表明,化合物(13)-(15)具有铁磁性。
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