过渡金属取代的砷钨(钼)酸盐的合成、结构及性质研究

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本论文以分子的设计与组装为指导思想,以亚砷酸钠、砷酸钠、钨酸钠、钼酸钠等简单的无机盐为初始原料,通过控制反应条件,如体系温度、溶液pH值、反应物浓度及配比、反应时间等,设计合成新颖的以砷为中心原子的有机无机杂化多金属氧酸盐,并对化合物进行X-单晶衍射、红外、紫外、热重、XRD、EDX等表征及荧光、磁学、电化学等性质的研究。1.综合利用水热合成及常规水溶液法,成功合成了两例分别基于三缺位Keggin结构阴离子[B-α-AsW9O33]9及[As4W6O34]12的包含六核金属夹心层的砷钨酸盐:[Zn(Hen)]6[B-α-AsW9O33]2·6H2O (1)和[Ca(H2O)5]4{[Ca(H2O)]6Cl}[H5As4W6O34]2·nH2O (2),其中化合物2具有2-D结构。2.利用常规水溶液法,成功合成了一例基于{As2W8O31}构筑块的化合物H8(en)3.5[As2W8O31]·6H2O (3)和两例基于[B-α-AsW9O34]9或[B-β-AsW8O31]9的三核及四核夹心型化合物Na0.5(H2en)6.5{Ni3(en)[B-α-AsW9O34][B-β-AsW8O31]}Cl1.5·9H2O (4)和[H2en]4{[Ni4(Hen)2][B-α-AsW9O34]2}·5H2O(5)。3.利用常规水溶液及水热合成方法,合成了两例基于双帽Anderson结构[(MO6)Mo-6O18(As3O32]4构筑块的化合物[(NiO6)Mo6O18(As3O3)2]Cl2·6H2O (6)和[Zn(en)(H2O)]2[(ZnO6)(As3O3)Mo6O18](7)。化合物6的相邻结构单元通过氢键构筑成三维超分子网状结构。4.利用常规水溶液法,合成了一系列基于Strandberg结构[P2Mo5O23]6–的一维或二维结构磷钼酸盐:(H2en)2[Cu(en)(H2O)Cu(en)(H2O)3][P2Mo5O23]·5.5H2O(8),(H2en)2[Zn(H2O)4][P2Mo5O23]·3H2O (9),(H2en)3[Mn(H2O)4][Mn(H2O)3]2(P2Mo5O23)2.14.5H2O (10),(H2en)2[Ag2(P2Mo5O23)]·2H2O (11)。它们的主体结构都是以[P2Mo5O23]6–为构筑块,通过其端氧担载了金属配离子而形成,相邻的结构单元通过金属配离子进一步连接形成1-D链状或2-D层状结构。化合物的组成和主要晶体学数据如下:(1)[Zn(Hen)]6[B-α-AsW9O33]2·6H2O:晶体属三方晶系,R-3空间群,晶胞参数:a=20.7759(14), b=20.7759(14), c=16.367(2), γ=120°, V=6118.1(9)3, Z=3, R1=0.0442, wR2=0.1035[I>2σ(I)]。(2)[Ca(H2O)5]4{[Ca(H2O)]6Cl}[H5As4W6O34]2·nH2O:晶体属三斜晶系,P-1空间群,晶胞参数:a=13.157(3), b=13.260(3), c=18.015(4), α=74.436(4)°, β=89.226(3)°, γ=61.881(3)°, V=2646.5(9)3, Z=1,0.0443,wR2=0.1031[I>2σ(I)]。(3) H8(en)3.5[As2W8O31]·6H2O:晶体属单斜晶系,P2(1)/c空间群,晶胞参数:a=10.986(7), b=14.734(9), c=26.658(16), β=98.132(10)°, V=4271(4)3, Z=4, R1=0.0345, wR2=0.0606[I>2σ(I)]。(4) Na0.5(H2en)6.5{Ni3(en)[B-α-AsW9O34][B-β-AsW8O31]}Cl1.5·9H2O:晶体属三斜晶系,P-1空间群,晶胞参数:a=13.2557(14), b=17.1985(19), c=22.291(2), α=73.312(2)°, β=74.903(2)°, γ=80.820(2)°, V=4680.0(8)3,Z=1, R1=0.0512, wR2=0.1219[I>2σ(I)]。(5)[H2en]4{[Ni4(Hen)2][B-α-AsW9O34]2}·5H2O:晶体属单斜晶系,P21/c空间群,晶胞参数:a=16.933(6), b=14.724(5), c=18.359(5), β=120.21(2)°, V=3956(2)3, Z=2, R1=0.0308, wR2=0.0620[I>2σ(I)]。(6)[(NiO6)Mo6O18(As3O3)2]Cl2·6H2O:晶体属三斜晶系,P-1空间群,晶胞参数:a=9.4190(6), b=10.8612(8), c=11.0976(8), α=95.6890(10)°, β=92.6460(10)°, γ=90.8800(10)°, V=1128.28(14)3, Z=1, R1=0.0441,wR2=0.1189[I>2σ(I)]。(7)[Zn(en)(H2O)]2[(ZnO6)(As3O3)Mo6O18]:晶体属三斜晶系,P-1空间群,晶胞参数:a=9.199(6), b=11.883(7), c=12.309(7), α=114.721(10)°,β=97.873(9)°, γ=99.988(9)°, V=1170.2(12)3, Z=1, R1=0.0380, wR2=0.0924[I>2σ(I)](8)(H2en)2[Cu(en)(H2O)Cu(en)(H2O)3][P2Mo5O23]·5.5H2O:晶体属单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数:a=28.685(12), b=18.298(8), c=18.240(8), β=122.743(6)°, V=8053(6)3, Z=4, R1=0.0321, wR2=0.0877[I>2σ(I)]。(9)(H2en)2[Zn(H2O)4][P2Mo5O23]·3H2O:晶体属单斜晶系,P2(1)/c空间群,晶胞参数:a=16.2934(18), b=35.821(4), c=6.8711(19), β=107.482(2)°, V=9391.9(18)3, Z=4, R1=0.0475, wR2=0.0979[I>2σ(I)]。(10)(H2en)3[Mn(H2O)4][Mn(H2O)3]2(P2Mo5O23)2·14.5H2O:晶体属单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数:a=32.097(9), b=10.597(3), c=20.531(6),β=102.695(4)°, V=6813(3)3, Z=2, R1=0.0260, wR2=0.0718[I>2σ(I)]。(11)(H2en)2[Ag2(P2Mo5O23)]·2H2O:晶体属单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数:a=12.374(3), b=12.165(3), c=17.437(5), β=91.265(4)°, V=2624.0(12)3, Z=4, R1=0.0189, wR2=0.0461[I>2σ(I)]。
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