稀土锗酸盐化合物的合成与性能研究.doc

范文最新推荐------------------------------------------------------1 / 7稀土锗酸盐化合物的合成与性能研究摘要：新型微孔锗酸盐因其独特的结构而引起人们的广泛兴趣稀土元素因其核外电子的特殊排布,使其具有独特的发光部位及其性能,该特点使稀土金属在非线性发光材料,磁性材料等领域有着广泛的应用将发光性能优异的稀土元素引入到微孔锗酸盐结构中，探究它们的协同效应将具有重要的研究意义在本实验中，我们以有机酸作为配体，选择溶剂热作为主要的实验方法,使稀土掺杂到锗酸盐中获得一种新型的具有发光性能的无机微孔材料并将得到产物用X—射线衍射测其元素的组成，再用红外及荧光对其结构和性能进行表征9941关键词：微孔材料；稀土；发光；锗酸盐；有机酸Studies on Synthesis and Properties of Lanthanide Germanate  Abstract：A new type of microporous germanate have aroused peoples widespread attentions because of its structure and properties. Rare earth elements have been widely used in the fields of nonlinear luminescence materials, magnetic materials and so on because of their special configuration of extra-nuclear electron, unique light emitting properties and performance. the introduction of rare earth elements with the luminous performance into the microporous structure of germanateto explore their synergies may have important research significance and unexpected results. In this experiment, with organic acid as ligand, the rare earth was doped to gain a new microporous germanates materials with luminous performance though Solvothermal method. And three-dimensional structure of the product was measured by X - single crystal diffraction, and their other structures and performance were characterized with IR and fluorescence analysis.Key Words: Micropore material; Rare earth; Luminescence; Germanates;Organic acids ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------3 / 7锗代替硅或者其他元素形成无机微孔材料，这类物质的合成通常是在溶剂热的条件下，并且有质子化有机胺或有机酸作为平衡电荷，结构导向等条件下合成。

但由于其通过共用原子形成结构多变的化合物，特别是参入稀土之后其结构更加难以控制近年来国内外的许多研究小组在这一领域都投入了大量的人力物力，如美国亚利桑那州立大学(ASU)的一个研究小组合成了两种锗酸盐：ASU-21 和 ASU-22ASU-21 由 Ge10簇构筑而成，其骨架中是由六方型的钢性直筒型孔道组成，这一结构体现了硬球堆积模型的生长机制，类似于我们在介孔材料合成中观察到的情况而层状锗酸盐 ASU-22 是由 4-联 Ge7 簇缩合而成，每层之间都是以 Ge7 簇以二维的拓扑方式连接[5]而华南理工大学的一个研究小组则在水热条件下，用含氮杂环羧酸类(像 2,6-吡啶二羧酸)和过渡金属和稀土离子合成了一系列结构新颖的配位聚合物，并研究了它们的吸附，发光和传感等性能这些工作为我们之后的研究提供了一定的借鉴经验，但想要定向的合成稀土掺杂的金属有机化合物，还需要大量的进一步深入的研究工作就像化学家 R.Robson 说的那样，实现目的性的设计,合成骨架化合物的分子工程仍是一个遥远的向往，好不惭愧地说，我们目前的合成策略和方法是具有极大的实验性和探究意义的图 1 图 2(1)和(2)的是 Ge10 cluster in ASU-21 和 Ge7 cluster in ASU-22在溶剂热的条件下反应生成金属有机化合物，金属离子和配体的比例可以很大程度上影响骨架的性能(一般为 1:10-10:1 之间),当金属的比例超过一定的化学计量数时,配体能以多齿形配位,且金属会有不饱和位存在,这对骨架性能有显著的影响,尤其是催化很有利[6]。

此外在高温和室温的条件下, 配体的配位能力也不相同,从而形成的骨架不同,并且随溶液 pH 的变化[3],金属离子桥联氢或羟基的数目也会发生变化,从而导致骨架变化,所以我们通过调节控制 pH 和温度变化,从而得到不同的反应产物通过查文献和实验总结我们还发现溶剂热方法中 HF 是决定选择性晶化的关键因素所以我在实验中还通过调节了 HF 的浓度尝试得到不同的晶体根据上述分析因为溶剂热生长技术---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------5 / 7有晶体生长完美，操作简单，节省试剂等优点，所以我们选用了溶剂热法作为主要的实验方法 综合考虑，我们最终决定在实验中掺入稀土铕Eu，同时选用的金属离子是 Ge，我们知道锗元素可以以 Ge7，Ge8 ， Ge9，Ge10 为结构单元，可以通过形成三角锥,三角双锥和八面体等多种形式构建骨架 ,通过共用顶端氧原子形成不同结构的这阴离子骨架因此我尝试了单质锗、有机锗、二氧化锗以及三氯锗丙酸作为锗源，选择 3,4-吡啶二胺， 2.6-吡啶二酸为有机配体，在溶剂热的条件下进行我们的实验，以得到我们想要具有发光性能的锗酸盐。

1 实验部分1.1 试剂与仪器双(羧乙基锗) 倍半氧化物( 有机锗阿法埃莎( 天津)化学有限公司)；二氧化锗 (有机锗阿法埃莎(天津) 化学有限公司)；锗粉(上海化学试剂有限公司 SCR)； 3,4-二氨基吡啶(国药集团化学试剂有限公司 )；吡啶-2,6-二甲酸(萨恩化学技术(上海) 有限公司) ；氧化铕(M=351.9 g/mol)；三氯锗丙酸(自制 )；硝酸铕(自制) ；二甲基甲酰胺(DMF)；浓硝酸(含量 65%-68%)；氢氟酸(含量 ≥40.0%)所用试剂均为分析纯，水均为蒸馏水Nicolet 5700 型变换红外光谱仪(KBr 压片)；JSM-5610LV 型扫描电子显微镜( SEM )；Bruker D8 Focus型粉末 X-射线衍射仪( XRD，Cu Ka 射线，管电压 40 kV，管电流 40 mA，2θ= 0． 5°～6°)；荧光光谱仪(型号：LS55) 电子分析天平；数显智能控温磁力搅拌器；玻璃管(两端密封 )；高压反应釜；电热鼓风干燥箱1.2 试验方法在实验的时候，我们最先采用玻璃管作为主要的反应容器，用微量的试剂试验各种条件。

编号：(1)单质锗、硝酸铕、2,6- 吡啶二甲酸各 0.1 mmol,一部分玻璃管中滴入蒸馏水和氢氟酸，另一部分加入 DMF(2)有---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------7 / 7机锗、硝酸铕、2,6- 吡啶二甲酸各 0.1 mmol,和(1) 加入一样的溶剂，但是一半放入 145℃的恒温箱中，另一部分则放入 165℃的恒温箱(3)二氧化锗、硝酸铕、2,6-吡啶二甲酸各 0.1 mmol，一半加入一滴氢氟酸，另一半加入两滴氢氟酸，加入蒸馏水的量一样编号(4)(5)(6)中只将有机配体 2,6-吡啶二甲酸改为 3,4-二氨基吡啶，密封玻璃管放入电热鼓风干燥箱，在恒温条件下反应五天。