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研究生： 張文中
Wen-Jung Chang
論文名稱： 鐵磷酸-草酸鹽的合成、晶體結構及性質
Syntheses, Crystal Structures and Properties of Iron Phosphatooxalates
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： 88
語文別： 中文
論文頁數： 123
中文關鍵詞： 鐵磷酸鹽
外文關鍵詞： Phosphatooxalates
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    • 本論文中，以水熱法合成出三個新穎結構的化合物、以及一個不同相的鐵磷酸鹽化合物，茲將化合物分類如下：
    (一)、有機/無機複合鐵磷酸-草酸鹽化合物
    a. (C5H14N2)[Fe4(C2O4)3(HPO4)2]
    b. [(S)-C5H14N2][Fe4 (C2O4)3(HPO4)2(H2O)2]
    c. [(S)-C5H14N2][Fe4 (C2O4)3(HPO4)2]
    (二)、無機鐵磷酸鹽化合物
    a. FePO4.2H2O
    第一系列中主要介紹三個化合物，他們之間的共同點都是具有交叉隧洞結構的三維孔洞狀化合物，而且是一系列的有機/無機複合鐵磷酸-草酸鹽的研究。其中化合物(a)，(b)在化學結構式上完全相同，唯一的差異在於兩者所使用的模板的掌性選擇性有異，但是細部結構仍有較明顯的差異；化合物(C)與之前二個化合物就化學結構式來討論也是相差不大，但是整體對稱性、性質、結構都有相當大的差異性。至於這些化合物的基本特徵都是先由鐵氧多面體以及磷氧多面體利用共角連結形成一層，而層與層之間再利用草酸連接，另外在此結構中所有的鐵氧多面體都被磷酸及草酸根所隔離，此三個化合物於第二章中將詳細描述與討論。
    第二系列是一個不同相的無機鐵磷酸鹽化合物，除了比較已知的化合物外，也就結構一併於第三章中詳加描述與討論。

    第一章 緒論 1-1 簡介1 1-2 研究方法3 1-2-1水熱合成法3 1-3 單晶X-光繞射實驗與晶體結構解析 6 1-4 研究成果 10 第二章 有機/無機複合鐵磷酸-草酸鹽化合物的結構與性質研究 2-1 前言 20 2-2 化合物的合成方法 22 2-2-1 (C5H14N2)[Fe4(C2O4)3(HPO4)2]的合成方法 23 2-2-2 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2(H2O)2]的合成方法 24 2-2-3 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2]的合成方法 25 2-3 化合物的晶體結構解析 26 2-3-1 (C5H14N2)[Fe4(C2O4)3(HPO4)2] ( I ) 結構解析 26 2-3-2 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2(H2O)2] ( II ) 結構解析 27 2-3-3 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2] ( III ) 結構解析 28 2-4 晶體結構描述與討論 29 2-4-1 (C5H14N2)[Fe4(C2O4)3(HPO4)2] 晶體結構描述與討論 29 2-4-2 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2(H2O)2] 晶體結構描述與討論 31 2-4-3 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2] 晶體結構描述與討論 34 2-5 產物物性及化性探討 35 2-5-1 (C5H14N2)[Fe4(C2O4)3(HPO4)2] 物性與化性探討 35 A. EA (元素分析) 36 B. TGA (熱重量分析) 36 2-5-2 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2(H2O)2] 物性與化性探討 37 A. EA (元素分析) 37 B. TGA (熱重量分析) 37 C. 磁性測量與探討 38 D. MÖssbauer光譜探討 39 2-6 結論 40 2-6-1合成結論 40 2-6-2 結構結論 41 第三章 無機鐵磷酸鹽類的合成與鑑定 3-1 前言 102 3-2 FePO4•2H2O的合成方法 102 3-2-1 FePO4•2H2O的合成方法 103 3-3 化合物的晶體結構解析 104 3-3-1 FePO4•2H2O的晶體結構解析 104 3-3-2 FePO4•2H2O晶體結構描述與討論 105 3-4 FePO4•2H2O的結果與討論 106 第四章 總結 117 參考文獻 120 <表目錄> 表1-1 研究成果 19 表2-1 (C5H14N2)[Fe4(C2O4)3(HPO4)2]的晶體數據與資料 60 表2-2 (C5H14N2)[Fe4(C2O4)3(HPO4)2]的原子座標與熱擾動參數 61 表2-3 (C5H14N2)[Fe4(C2O4)3(HPO4)2]的非選擇性鍵長及鍵角 64 表2-4 (C5H14N2)[Fe4(C2O4)3(HPO4)2]的非等向性溫度因子 71 表2-5 (C5H14N2)[Fe4(C2O4)3(HPO4)2]的Linkage Motif. 73 表2-6 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2(H2O)2]的晶體數據與資料 74 表2-7 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2(H2O)2]的原子 座標與熱擾動參數 75 表2-8 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2(H2O)2] 的非選擇性鍵長及鍵角 78 表2-9 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2(H2O)2]的非等向性溫度因子85 表2-10 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2(H2O)2]的Linkage Motif. 87 表2-11 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2]的晶體數據與資料 88 表2-12 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2]的原子座標與熱擾動參數 89 表2-13 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2]的非選擇性鍵長及鍵角 92 表2-14 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2]的非等向性溫度因子 99 表2-15 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2]的Linkage Motif. 101 表3-1 FePO4.2H2O晶體數據與資料 112 表3-2 FePO4.2H2O的原子座標與熱擾動參數 113 表3-3 FePO4.2H2O的非選擇性鍵長及鍵角 114 表3-4 FePO4.2H2O的非等向性溫度因子 116 <圖目錄> 圖1-1 中溫水熱反應器 13 圖1-2 反應器內水的填充度與溫度和壓力之關係圖 14 圖1-3 高溫高壓水熱法使用的反應器 15 圖1-4 Siemens SMART CCD繞射儀收集數據的操作流程 16 圖1-5 單晶X-光繞射儀之硬體設備 17 圖1-6 SHELXTL Plus程式之晶體結構解析流程 18 圖2-1 (C5H14N2)[Fe4(C2O4)3(HPO4)2]沿[0 1 0]的多面體透視圖 43 圖2-2 (C5H14N2)[Fe4(C2O4)3(HPO4)2]沿[1 0 0]的多面體透視圖 44 圖2-3 (C5H14N2)[Fe4(C2O4)3(HPO4)2]沿[0 0 1]的多面體透視圖 45 圖2-4 (C5H14N2)[Fe4(C2O4)3(HPO4)2]結構中多面體之ORTEP圖 46 圖2-5 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2(H2O)2] 沿[1 0 0]的多面體透視圖 47 圖2-6 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2(H2O)2] 沿[0 1 0]的多面體透視圖 48 圖2-7 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2(H2O)2] 沿[0 0 1]的多面體透視圖 49 圖2-8 (C5H14N2)[Fe4(C2O4)3(HPO4)2]結構中多面體與 有機模板之ORTEP圖 50 圖2-9 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2]沿[0 1 0] 的多面體透視圖 51 圖2-10 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2]沿[1 0 0] 的多面體透視圖 52 圖2-11 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2]結構中多面體與 有機模板之ORTEP圖 53 圖2-12 (C5H14N2)[Fe4(C2O4)3(HPO4)2]的粉末繞射圖譜 54 圖2-13 (C5H14N2)[Fe4(C2O4)3(HPO4)2]化合物的熱分析圖 55 圖2-14 [(S)-C5H14N2][Fe4 (C2O4)3(HPO4)2(H2O)2]的粉末繞射圖譜 56 圖2-15 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2]化合物的熱分析圖 57 圖2-16 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2(H2O)2]磁性圖譜 58 圖2-17 [(S)-C5H14N2][Fe4(C2O4)3(HPO4)2(H2O)2]的 57Fe MÖssbauer光譜圖 59 圖3-1 FePO4.2H2O結構中多面體之ORTEP圖 108 圖3-2 FePO4.2H2O結構沿[1 0 0]方向之多面體圖 109 圖3-3 FePO4.2H2O結構沿[0 1 0]方向之多面體圖 110 圖3-4 FePO4.2H2O結構沿[0 0 1]方向之多面體圖 111

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