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研究生： 劉彥伸
Yen-Shen Liu
論文名稱： 含乙二醇/方形酸根之稀土金屬元素配位聚合物的合成、結構鑑定與性質研究
Rare Earth Metal Squarates Incorporating Ethylene Glycol Ligand with a Three-Dimensional Framework Structure: RE(C4O4)1.5(C2H6O2) (RE = Y, La-Nd, Sm-Lu)
指導教授： 李光華
Kwang-Hwa 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： 97
語文別： 中文
論文頁數： 139
中文關鍵詞： UV吸收光譜 、稀土元素 、乙二醇 、螢光 、光致發光 、磁性 、固態核磁共振 、中溫水熱法 、配位聚合物 、有機無機複合物 、方形酸 、鑭系元素
外文關鍵詞： Hypersensitive, Organic-Inorganic Hybrid Materials, Rare Earth Metal, Lanthanide, Squarates, Ethylene Glycol, Coordination Polymers, UV-Vis Absorption Spectroscopy, Magnetic Susceptibility, In-situ Powder X-ray Diffraction, 13C CPMAS NMR
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    • 本論文利用中溫水熱法合成一系列等結構且含有乙二醇及方形酸配位基之稀土金屬元素配位聚合物：RE(C4O4)1.5(C2H6O2) (RE = Y (1), La (2), Ce (3), Pr (4), Nd (5), Sm (6), Eu (7), Gd (8), Tb (9), Dy (10), Ho (11), Er (12), Tm (13), Yb (14), Lu (15))，簡稱為RESqEg。此系列化合物藉由單晶X-ray繞射儀定出正確結構，並以粉末X-ray繞射儀確定樣品之純度後再進行相關物理性質之量測。搭配元素分析、熱重分析、固態核磁共振、吸收光譜、超導量子干涉磁量儀與螢光光譜等方法，進行其結構組成及相關物理性質之研究。
    RE(C4O4)1.5(C2H6O2)中，每個RE3+陽離子與六個方形酸（C4O42-）陰離子以unidentate的形式產生鍵結，並與另一個單獨存在的中性乙二醇配位基以bidentate的形式進行配位；且每個C4O42-陰離子與四個RE3+陽離子配位，進而在空間中連接形成一個無限延伸的三維骨架配位聚合物，而金屬氧多面體（REO8）在空間中之排列則是與簡單立方堆積形式相近。RE(C4O4)1.5(C2H6O2)除了具有新穎的結構外，也是目前文獻上第一個同時以方形酸及中性乙二醇作為配位基的有機－無機複合物。

    Fifteen isostructural rare earth metal 1,2-ethanediolato-squarates with the formula RE(C4O4)1.5(C2H4O2) (RE = Y, La-Nd, Sm-Lu) have been synthesized under hydrothermal conditions and structurally characterized by single-crystal and powder X-ray diffraction, 13C CPMAS NMR, absorption spectroscopy, and magnetic susceptibility. A variable-temperature in situ powder X-ray diffraction study on the Ce compound was also performed to determine its thermal stability. Each RE3+ cation in the structure is bonded to six unidentate squarate anions and one neutral ethylene glycol chelate, and each C4O42- anion coordinates to four RE3+ cations such that a new 3-D framework is formed. They are the first examples of organic-inorganic hybrids which contain both squarate and ethylene glycol ligands.

    中文摘要 i 英文摘要 ii 誌謝 iii 目錄 iv 圖目錄 viii 表目錄 xii 第一章 緒論 1 1-1 簡介 1 1-2 論文研究目標 6 1-3 合成方法 7 1-3-1 水熱合成法 7 1-3-2 藥品一覽表 11 1-4 鑑定方法 12 1-4-1 儀器測量簡介 12 1-4-2 單晶X-ray繞射與結構分析 13 1-4-3 粉末X-ray繞射分析 16 1-4-4 元素分析 16 1-4-5 熱重分析 17 1-4-6 固態核磁共振分析 17 1-4-7 吸收光譜分析 20 1-4-8 超導量子干涉磁量儀分析 20 1-4-9 螢光分析 21 1-5 研究成果 22 第二章 中溫水熱法合成稀土金屬元素配位聚合物 25 2-1 前言 25 2-2 實驗部分 33 2-2-1 Y(C4O4)1.5(C2H6O2) (1)的合成 37 2-2-2 Nd(C4O4)1.5(C2H6O2) (5)的合成 37 2-2-3 RE(C4O4)1.5(C2H6O2) (RE = La ~ Pr, Sm ~ Lu)的合成 38 2-2-4 Eu0.26Tb0.74(C4O4)1.5(C2H6O2)的合成 39 2-3 化合物單晶X-ray結構解析 40 2-3-1 Y(C4O4)1.5(C2H6O2) (1)的晶體結構解析 40 2-3-2 Nd(C4O4)1.5(C2H6O2) (5)的晶體結構解析 41 2-4 化合物鑑定 43 2-4-1 粉末X-ray繞射分析 43 2-4-2 元素分析 48 第三章 結果與討論 49 3-1 Nd(C4O4)1.5(C2H6O2) (5)的晶體結構描述 49 3-2 RE(C4O4)1.5(C2H6O2) (RE = Y, La ~ Nd, Sm ~ Lu)的熱重分析探討 55 3-3 RE(C4O4)1.5(C2H6O2) (RE = Y, La ~ Nd)的熱穩定性分析 59 3-3-1 化合物1的熱穩定性分析 59 3-3-2 化合物2的熱穩定性分析 59 3-3-3a 化合物3的熱穩定性分析 60 3-3-3b 化合物3的in-situ熱穩定性分析 60 3-3-4 化合物4的熱穩定性分析 61 3-3-5 化合物5的熱穩定性分析 61 3-4 RE(C4O4)1.5(C2H6O2) (RE = La(2), Pr(4), Nd(5))的性質探討 68 3-4-1 化合物2的固態核磁共振分析 68 3-4-2 化合物4的磁性探討 71 3-4-3 化合物5的磁性探討 74 3-4-4 化合物5的UV吸收光譜探討 77 3-5 Tb(C4O4)1.5(C2H6O2) (9)的螢光性質探討 80 3-5-1 螢光性質簡介 80 3-5-2 鋱離子發光原理 84 3-5-3 化合物9的螢光性質探討 85 第四章 結論 87 參考文獻 89 附錄A 晶體結構解析資料表 94

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