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研究生： 許坤章
Kun-Chang Hsu
論文名稱： 混金屬磷酸鹽化合物之合成、結構鑑定與性質研究
Synthesis, Crystal Structures, and Properties of Mixed-Metal Phosphates
指導教授： 李光華
Kwang-Haw Lii
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 化學學系
Department of Chemistry
畢業學年度： 92
語文別： 中文
論文頁數： 113
中文關鍵詞： 金屬磷酸鹽 、固態無機 、結晶學 、水熱法
外文關鍵詞： Inorganic Chemistry, metal-phosphate, Hydrothetmal
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    • 摘要
    本論文中採用中溫水熱法合成四個新穎的混金屬磷酸鹽化合物，分別以草酸與有機物胺乙二胺作為混合配位基，及以APPIP與TREN為有機模板。
    Ⅰ•三維具有鎵-釩與鋁-釩混金屬磷酸－乙二胺化合物
    (1) Ga(VO)(C2H9N2)(PO4)2
    (2) Al(VO)(C2H9N2)(PO4)2
    Ⅱ•三維鋁-鐵混金屬草酸－磷酸鹽化合物
    (3) (C6H22N4)0.5[AlFe(C2O4)0.5(HPO4)0.5(PO4)2] •H2O
    Ⅲ•零維鉬-錳混金屬磷酸鹽化合物
    (4) (C10H28N4)1.5[Mn0.5Mo6O15(H2PO4)(HPO4)3]•8H2O
    以上所列的化合物均可得到晶體，首先由X-光能量散佈光譜儀(EDX)測得晶體含有過渡金屬及磷等元素，之後由單晶X-光繞射鑑定出結構；粉末X-光繞射分析確定產物純度；元素分析(EA)確定化合物中C、N、H等元素的比例；熱重量分析(TGA)研究化合物的熱性質；傅立葉紅外線吸收光譜儀(FT-IR)分析不同官能基的特定吸收峰，來鑑定化合物中的有機分子；超導量子干涉磁量儀(SQUID)來測量化合物的磁性現象；固態核磁共振測量(NMR)來輔助證實化合物中H的質子化情形與其配位環境影響。

    目錄 目錄 Ⅱ 圖目錄 Ⅳ 表目錄 Ⅴ 摘要 Ⅵ 第一章 緒論 1-1 簡介 1 1-2 研究方式 3 1-3 鑑定儀器及機型 6 1-4 單晶X-光繞射實驗與晶體結構解析 7 1-5 研究成果 11 第二章 鎵、釩與鋁、釩混金屬磷酸鹽化合物的結構與性質研究 2-1 前言 19 2-2 實驗部分 20 2-2-1 藥品 20 2-2-2 化合物的反應方法 21 2-2-3 化合物的合成條件 22 2-3 單晶X-光繞射分析 23 2-3-1 Ga(VO)(C2H9N2)(PO4)2 (1)的晶體結構解析 24 2-3-2 Al(VO)(C2H9N2)(PO4)2 (2)的晶體結構解析 25 2-4 化合物的晶體結構描述 26 2-5 化合物性質探討 28 2-5-1 化合物的元素分析 28 2-5-2 粉末X-光繞射分析(PXRD) 30 2-5-3 化合物的熱重分析(TGA) 30 2-5-3.1化合物的熱重分析(TGA) 30 2-5-4 傅立葉紅外線吸收光譜分析(FTIR) 31 2-5-4.1傅立葉紅外線吸收光譜分析(FTIR) 31 2-5-5 超導量子干涉磁量儀磁性分析 33 2-5-5.1化合物的磁性分析研究 34 2-5-6 固態核磁共振測量 35 2-5-6.1 [Ga(VO)(C2H9N2)(PO4)2] (1) 1H MAS NMR測量 35 2-6 結論 36 第三章 鋁-鐵混金屬草酸-磷酸鹽化合物的結構與性質研究 3-1 前言 47 3-2 實驗部分 48 3-2-1 藥品 48 3-2-2 化合物的合成條件 48 3-3 單晶X-光繞射分析 49 3-3-1 晶體結構解析 49 3-4 化合物的晶體結構描述 50 3-4-1 晶體結構描述與討論 50 3-5 化合物性質探討 53 3-5-1 化合物的元素分析 53 3-5-2 粉末X-光繞射分析(PXRD) 54 3-5-3 化合物的熱重分析 (TGA) 54 3-5-4 傅立葉紅外線吸收光譜分析(FTIR) 55 3-6 結論 56 第四章 鉬、錳混金屬磷酸鹽化合物的結構與性質研究 4-1 前言 63 4-2 實驗部分 64 4-2-1 藥品 64 4-2-2 化合物的合成條件 65 4-3 單晶X-光繞射分析 66 4-3-1 晶體結構解析 66 4-4 化合物的晶體結構描述 67 4-4-1 晶體結構描述與討論 67 4-5 化合物性質探討 68 4-5-1 化合物的元素分析 68 4-5-2 粉末X-光繞射分析(PXRD) 69 4-5-3 化合物的熱重分析 (TGA) 69 4-5-4 傅立葉紅外線吸收光譜分析(FTIR) 70 4-6 結論 71 第五章 結論 81 參考文獻 82 表目錄 表 1-1 研究成果 17 表 2-1 Ga(VO)(C2H9N2)(PO4)2(1)的晶體數據與結構精算結果 86 表 2-2 Ga(VO)(C2H9N2)(PO4)2 (1)的原子座標與平均熱擾動參數 87 表 2-3 Ga(VO)(C2H9N2)(PO4)2 (1)的部分鍵長 88 表 2-4 Al(VO)(C2H9N2)(PO4)2(2)的晶體數據與結構精算結果 90 表 2-5 Al (VO)(C2H9N2)(PO4)2 (2)的原子座標與平均熱擾動參數 91 表 2-6 Al (VO)(C2H9N2)(PO4)2 (2)的部分鍵長 92 表 3-1 (C6H22N4)0.5[AlFe(C2O4)0.5(HPO4)0.5(PO4)2]•H2O(3)的晶體數據 與結構精算結果 93 表 3-2 (C6H22N4)0.5[AlFe(C2O4)0.5(HPO4)0.5(PO4)2]•H2O(3)的原子座標 與平均熱擾動參數 94 表 3-3 (C6H22N4)0.5[AlFe(C2O4)0.5(HPO4)0.5(PO4)2]•H2O(3)的部分鍵長 95 表 4-1 (C10H28N4)1.5[Mn0.5Mo6O15(H2PO4)(HPO4)3]•8H2O(4)的晶體數 據與結構精算結果 96 表 4-2 (C10H28N4)1.5[Mn0.5Mo6O15(H2PO4)(HPO4)3]•8H2O(4)的原子座 標與平均熱擾動參數 97 表 4-3 (C10H28N4)1.5[Mn0.5Mo6O15(H2PO4)(HPO4)3]•8H2O(4)的部分鍵 長 101 圖目錄 圖1-1 中溫水熱反應器 14 圖1-2 反應器內水的填充度與溫度和壓力之關係圖 15 圖 1-3 SHELXTL PLUS 程式之晶體結構解析流程 16 圖2-1a Ga(VO)(C2H9N2)(PO4)2 化合物（1）之局部結構ORTEP圖 38 圖2-1b Al(VO)(C2H9N2)(PO4)2 化合物（2）之局部結構ORTEP圖 38 圖2-2 Ga(VO)(C2H9N2)(PO4)2 化合物（1）沿[101]方向的多面體圖 39 圖2-3a Ga(VO)(C2H9N2)(PO4)2 化合物（1）沿[100]方向的多面體圖 40 圖2-3b Ga(VO)(C2H9N2)(PO4)2 化合物（1）沿[010]方向的多面體圖 40 圖2-4 Ga(VO)(C2H9N2)(PO4)2 化合物（1）粉末X-光繞射圖譜 41 圖2-5 Ga(VO)(C2H9N2)(PO4)2 化合物（1）的熱重分析圖 42 圖2-6 Ga(VO)(C2H9N2)(PO4)2 化合物（1）的FT-IR光譜圖 43 圖2-7a Ga(VO)(C2H9N2)(PO4)2 化合物（1）磁化率與溫度之關係 44 圖2-7b Ga(VO)(C2H9N2)(PO4)2 化合物（1）磁化率乘以溫度與溫度之關係 44 圖2-8 Ga(VO)(C2H9N2)(PO4)2 化合物（1）的1H MAS NMR測量 45 圖2-9 Ga(VO)(C2H9N2)(PO4)2 化合物（1）的晶體實際外觀圖 46 圖3-1 (C6H22N4)0.5[AlFe(C2O4)0.5(HPO4)0.5(PO4)2]•H2O(3)之局部結 構ORTEP圖 58 圖3-2 (C6H22N4)0.5[AlFe(C2O4)0.5(HPO4)0.5(PO4)2]•H2O(3)沿[100]方向的多面 體圖 59 圖3-3 (C6H22N4)0.5[AlFe(C2O4)0.5(HPO4)0.5(PO4)2]•H2O(3)沿[001]方向的多面 體圖 60 圖3-4 (C6H22N4)0.5[AlFe(C2O4)0.5(HPO4)0.5(PO4)2]•H2O(3)沿[010]方向的多面 體圖 61 圖3-5 (C6H22N4)0.5[AlFe(C2O4)0.5(HPO4)0.5(PO4)2]•H2O(3)粉末X-光繞射圖譜 62 圖3-6 (C6H22N4)0.5[AlFe(C2O4)0.5(HPO4)0.5(PO4)2]•H2O(3)的熱重分析圖 63 圖3-7 (C6H22N4)0.5[AlFe(C2O4)0.5(HPO4)0.5(PO4)2]•H2O(3)的FT-IR光譜圖 64 圖4-1 (C10H28N4)1.5[Mn0.5Mo6O15(H2PO4)(HPO4)3]•8H2O(4)之局部結構ORTEP 74 圖4-2 (C10H28N4)1.5[Mn0.5Mo6O15(H2PO4)(HPO4)3]•8H2O(4)沿[010]方向的 多面體圖 75 圖4-3 (C10H28N4)1.5[Mn0.5Mo6O15(H2PO4)(HPO4)3]•8H2O(4)沿[010]方向的 Mo-O-Mo的六員環金屬團簇 76 圖4-4 (C10H28N4)1.5[Mn0.5Mo6O15(H2PO4)(HPO4)3]•8H2O(4)沿[001]方向的多面 體圖 77 圖4-5 (C10H28N4)1.5[Mn0.5Mo6O15(H2PO4)(HPO4)3]•8H2O(4)粉末X-光繞射圖譜 78 圖4-6 (C10H28N4)1.5[Mn0.5Mo6O15(H2PO4)(HPO4)3]•8H2O(4)的熱重分析圖 79 圖4-7 (C10H28N4)1.5[Mn0.5Mo6O15(H2PO4)(HPO4)3]•8H2O(4)的FT-IR光譜圖 80

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