以四牙基有機胺合成之複合鋅磷酸鹽晶體結構探討與性質研究

Crystal Structures and Characterization of Hybrid Zinc Phosphates Synthesized From Tetradentate Amine

陳佑全

指導教授 ： 王素蘭

國立清華大學/理學院/化學系/碩士(2013年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2013.00376

摘要

本論文主要利用具有螢光性質的特殊四牙基有機胺TPB (1,2,4,5-tetra(4-pyridyl)benzene) 作為結構中功能性組成，並以中溫中壓水熱合成法，得到一系列具功能性有機－無機複合的金屬磷酸鹽化合物，並探討其結構組成與潛在應用性。所有化合物先以單晶X光繞射進行結構解析，定出組成，再進行與結構相關之性質量測。在此研究中所得到的化合物，依照TPB所扮演的角色，分為A與B兩個系列：
A系列具有兩個新穎的化合物：[Zn4(H2PO4)2(HPO4)4(TPB)3]•2H2O (A1)與 [Zn8(H2PO4)4(HPO4)4(PO4)2(H2TPB)(TPB)(H2O)2] (A2)。這些化合物不具有任何有機模板、僅以四牙基有機胺TPB為配位基連結不同維度（零維與二維）的無機建構單元，形成新穎的三維有機無機複合骨架結構，且含結晶水的A1具特殊的光學性質：在常溫時以波長380 nm激發，A1放出565 nm的黃光，當加熱時結晶水離去會導致結構中氫鍵作用力的改變，使放光的能階改變，導致A1有著27 nm的藍位移。
B系列具有三個新穎的化合物：(H4TPB)[Zn(HPO4)(HBTC)2]•2H2O (B1)、(H4TPB)0.5[Zn(HPO4)(HBTC)]•H2O (B2) 與 (H4TPB)0.5[Zn(HPO4)(HBTC)]•H2O (B3)。有別A系列僅以四牙基TPB連結不同維度無機部分組成三維結構，B系列化合物以相同的官能基連接相同的無機團簇來組成零維、一維與二維結構。另外，相對於A系列中TPB分子保持中性、不帶有電荷，在B系列中的TPB全數質子化，成為帶有正電荷的H4TPB4+ 模板，引導有機羧酸BTC連結相同的零維無機團簇 [Zn(HPO4)]，組成不同維度的新穎有機無機複合的骨架結構。
總結以上兩個研究系統，我們得到新穎且具特殊性的複合性金屬磷酸鹽，而這種探討配位官能基與無機建構單元的關聯是在文獻中鮮少被發表的。至此，利用相同官能基連結相同與不同的無機建構單元的有機複合金屬磷酸鹽系統已趨於完善。此外，化合物B3具有良好的光致發光性質：以350 nm波長激發，放出395 nm附近的藍光，且其量子產率高達42.5 %。這些新穎的化合物提供了結構與功能性上的突破創新，期望未來能再開拓出更多應用性。

關鍵字

磷酸鹽 ； 孔洞材料 ； 光致發光 ； 複合材料

並列摘要

無資料

並列關鍵字

OMPO

參考文獻

[1] D. W. Breck, Zeolite Molecular Sieves,Wiley, New York, 1974

[3] R. D. Miller, Science 1999, 286, 421.

[4] J. M. Thomas, Angew. Chem., Int. Ed. 1999, 38, 3588.

[6] M. E. Davis, Nature, 2002, 417, 813;

[7] M. Eddaoudi, J. Kim, N. Rosi, D. Vodak, J.Wachter, M. O’Keeffe, O. M. Yaghi, Science, 2002, 295, 469.