镍、钴掺杂的二十核铜氧球簇的自组装研究

发布时间：2017-11-07 20:27

  本文关键词：镍、钴掺杂的二十核铜氧球簇的自组装研究

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【摘要】：多金属氧簇合物因为其呈现多样的结构类型,在光、电、磁和催化等方面存在广泛应用,成为当前配位化学领域研究的热点之一。由于不同金属离子水解特性不同,以及Cu、Ni、Co原子质量非常接近和单晶高对称性导致单晶学上表征的复杂性,3d-3d金属掺杂的金属氧簇的合成仍是一大挑战。因此,多核簇合物的传统研究多局限于单一金属。经过大量的实验探索,该研究采用不同的合成策略,成功合成了三个金属组成为1：1的二十核球状簇合物((M20})。其分子式为：[Cu10ⅡNi10ⅡCO3(OH)24(OAc)12](OAc)2(HOAc)4(H2O)13(1)[Cu10ⅡNi10ⅡCO3(OH)24(OAc)8(NH2CH2CH2CH3)8](OAc)6(H2O)14(2)[Cu10ⅡCo10ⅡCO3(OH)24(OAc)12](OAc)2(HOAc)4(H2O)13(3)在通过X-射线单晶衍射确定单晶结构的基础上,应用X-射线粉末衍射、元素分析、X-射线能谱、X-射线光电子能谱、热重分析、红外光谱、电子顺磁共振以及变温磁化率等实验测试手段对金属掺杂氧簇合物进行了表征和性质研究。1、由于这三个金属簇合物的单晶结构对称性高,且Cu与Ni、Co本身原子质量非常接近,在晶体学上,无法进一步确认掺杂金属簇合物中金属的具体位置和数目,所以在已知单晶结构的基础上,结合元素分析、XPS及磁性质测试,确认三个双金属掺杂的金属簇合物中金属比例为1：1。2、以上研究表明,化合物1和化合物3具有类似的金属骨架。为了调整空间群,降低对称性,在化合物1的合成基础上,改用正丙胺作为支撑配体以稳定多核金属氧簇,从而得到与化合物1具有不同晶系不同空间群的Cu-Ni球簇,即化合物2。值得注意的是,化合物3的合成不同于化合物1和2,首次将铜粉和乙二醇引入二十核金属氧簇合物的合成体系。3、结构分析表明,钴、镍掺杂的二十核铜氧球簇的自组装,都以碳酸根为模板。该碳酸根模板的形成,主要通过反应体系中采用高浓度胺以固定空气中的二氧化碳来实现。化合物1-3具有的凹面金属骨架与该碳酸根模板有关。研究发现,通过对化合物2结构的进一步分析,可以获得更多关于球状二十核金属氧簇合物的自组装过程的信息。4、为了进一步确认双金属掺杂氧簇合物中的金属组成和氧化态,对化合物1和化合物3进行了相关磁性研究。研究表示,Cu-Ni和Cu-Co簇合物均呈现反铁磁性能。并通过比较{CuxM2o-x} (M=Ni、Co)的χMT理论计算值与实验值来验证双金属掺杂簇合物中的金属组成。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641.4

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本文编号：1153988