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新穎層狀鋅磷酸鹽與超大微孔洞鋅亞磷酸鹽的研究
Layered Zinc Phosphates and Extra-Large-Channel Zinc Phosphites with Interesting New Properties
摘要
本論文利用中溫中壓水熱合成法合成出四個鋅磷酸鹽和五個具有等結構的鋅亞磷酸鹽化合物。所有化合物皆以單晶X光繞射儀收集數據後進行結構解析，以粉末X光繞射圖譜比對理論圖譜確定樣品純度後再進行物理性質的測量。針對不同化合物的特性進行測量：元素分析技術確定結構中之有機物、熱重分析搭配變溫粉末X光繞射圖譜觀察各化合物的分解過程與熱穩定性、螢光光譜與紫外光-可見光吸收光譜的測量則是幫助研究化合物之光致發光現象以及鑽石壓力砧搭配in-situ粉末X光繞射圖譜可得到化合物的機械性質。 依照磷酸鹽和亞磷酸鹽不同將化合物分成二個系列，A系列主要是利用相同的有機胺 (1,2-bis(4-phridyl)ethane)，合成出四個化合物，其中一個是屬於OMPO化合物，有機胺在結構中擔任架橋基的角色，此系列化合物皆屬於二維層狀結構。此系列的研究動機是為了探討此種有機胺分子在結構中可否豐富化合物的發光特性，如同4,4’-trimethylenedipyridine一樣，結果顯示化合物A1~A3皆具有光致發光的性質，經由手提式UV燈的照射後，化合物A1和A3可放出黃綠光，而化合物A2則放出藍白光，經過螢光光譜儀的測量發現放光主要來自於有機胺分子本身的放光，雖然研究成果並不如預期，但對於微孔金屬磷酸鹽用來作為螢光粉的領域增加了一個有用的資料訊息。 B系列主要是探討同時含有24環和30環超大隧洞之鋅亞磷酸鹽系統 (NTHU-11)，它的溶劑可填充體積為總體積的60.3%，骨架密度為9.25，此部分含有五個具有等結構化合物，其中三個化合物是使用大小相異的有機胺分子，且體積最大和最小相異為9.61%，表示此種無機結構是具有彈性的，可利用大的有機模板來撐大孔洞，其餘兩個則是利用過渡金屬作部份的摻雜；另外，利用鑽石壓力砧進行機械性質的量測發現NTHU-11可承受到2.74GPa且不產生相變化，並伴隨體積變化達21.4%，值得一提的是此種變化是屬於可逆的壓縮性，相較於不可壓的沸石結構來得有彈性。NTHU-11的發現在微孔洞物質領域中建立一個嶄新的里程碑。