幾例硼酸鹽的水(溶劑)熱合成、晶體結(jié)構(gòu)及性質(zhì)研究.pdf

1、硼是親氧元素,在自然界中主要以無(wú)機(jī)硼酸和硼酸鹽形式存在。硼既可與三個(gè)氧原子配位形成平面三角形BO3,又可與四個(gè)氧原子配位形成四面體BO4。這些BO3和BO4基團(tuán)通過共享氧原子形成獨(dú)立的環(huán)狀和籠狀結(jié)構(gòu)或者聚合形成無(wú)限鏈狀、層狀以及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),導(dǎo)致了硼酸鹽結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。由于結(jié)構(gòu)類型的多樣性以及在礦物材料、發(fā)光材料和非線性光學(xué)材料領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值,因而硼酸鹽材料一直被人們廣泛的研究。
　　 本文采用中溫水(溶劑)熱合成方法,以硼酸

2、和有機(jī)堿為原料,合成了5種硼酸鹽。通過元素分析、紅外光譜、熱重分析以及熒光分析等手段對(duì)其進(jìn)行了表征,通過X-射線單晶衍射分析儀測(cè)定了其晶體結(jié)構(gòu),并對(duì)其中的一些化合物的光學(xué)性能進(jìn)行了探索性研究。這一研究拓寬了開發(fā)和設(shè)計(jì)新型空曠骨架化合物的范圍,實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果對(duì)于篩選實(shí)用新型硼酸鹽空曠骨架晶體材料奠定了實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ),有助于豐富空曠骨架化合物的結(jié)構(gòu)化學(xué)。所取得的主要研究成果如下：
　　 ⑴化合物1(NH4)2[B10O14(OH)4]

3、·H2O是由[B10O14(OH)4]4-聚陰離子、銨根離子和水分子組成的三維骨架結(jié)構(gòu)。其中,[B10O15(OH)4]4-可看作是由兩個(gè)五硼氧聚陰離子[B5O6(OH)4]-通過不對(duì)稱縮聚而形成。
　　 化合物2 Zn[B3O4(OH)3]是由三硼氧聚陰離子B3O5(OH)3和四面體ZnO4組成,其中,三硼氧聚陰離子B3O5(OH)3通過共享氧原子形成鏈狀結(jié)構(gòu),進(jìn)而通過Zn原子以及氫鍵作用連接形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
　　

4、⑵化合物3 B3O4(OH)·0.5(C4H10N2)是一個(gè)無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化硼酸鹽,是由三硼氧聚陰離子鏈通過哌嗪中的N原子及氫鍵連接起來(lái)的一個(gè)三維超分子結(jié)構(gòu)。
　　 ⑶化合物4[Ni(C4H10N2)(C2H8N2)2][B5O6(OH)4]2是由五硼氧聚陰離子[B5O6(OH)4]-和[Ni(C4H10N2)(C2H8N2)2]2+陽(yáng)離子組成。五硼氧聚陰離子[B5O6(OH)4]-之間通過氫鍵作用相互連接成為三維的框架結(jié)構(gòu),沿著

5、a軸和c軸方向存在著很大的孔洞,模板劑[Ni(C4H10N2)(C2H8N2)2]2+陽(yáng)離子則鑲嵌在這些孔洞中,通過靜電力和氫鍵作用與五硼氧聚陰離子[B5O6(OH)4]-所組成的三維框架結(jié)構(gòu)連接。在水熱條件下,三乙烯四胺分解成1,4-二氮環(huán)己烷和乙二胺,而Ni原子與來(lái)自一個(gè)1,4-二氮環(huán)己烷和兩個(gè)乙二胺的六個(gè)N原子配位形成變形八面體,1,4-二氮環(huán)己烷配體的兩個(gè)N原子同時(shí)參與Ni2+配位,這一獨(dú)特的配位形式在配位化學(xué)中非常少見。