新系列金屬亞磷酸鹽與新穎金屬磷酸鹽的合成、晶體結構與性質

Syntheses, Crystal Structures and Characterizations of a New Family of Alkaline Metal Phosphites and Some Novel Metal Phosphates

吳佳容(Jia-Rong Wu)

指導教授 ： 王素蘭

國立清華大學/理學院/化學系/碩士(2012年)

摘要

本論文分別以硼酸熔融法與中溫中壓水熱法來合成一系列金屬亞磷酸鹽與金屬磷酸鹽，依不同合成法分屬兩個系統，在此主要利用與文獻上有所區隔的合成策略，嘗試得到各種具有新穎連結性的化合物，並加以探討其潛在功能性。
A系統著重於金屬亞磷酸鹽，研究動機為開發出新穎的鋰電池陰極材料，我們嘗試以較節省能源的硼酸熔融法取代以往常用來合成陰極材料的高溫固態法，成功開拓一個嶄新的視野，在此系統不僅可以得到各種擁有特殊連結形式的化合物，並成功防止還原態的金屬中心以及亞磷酸根氧化，更能夠合成到具有應用價值性的鋰電池陰極材料，令人驚喜的是我們利用此方法得到了文獻上沒有報導過的金屬硼亞磷酸鹽A2，另外，A1及A4的材料擁有120 mAh/g 以上的理論電容量，這是相當值得重視的成果，而A3-A6之間具有非常有趣且特殊少見的結構高度關聯性，也吸引我們深入加以探討。
B系統為金屬磷酸鹽之研究，我們將溶劑系統定位在MPOs中文獻上沒有人使用過的H2O/DMF，以不同的鏈狀有機胺來得到一系列二維及三維結構的化合物並探討其光致發光特性，其中B2、B4、B5及B5-Al皆具放光性質，特別的是B4的放光位置接近白光，另外利用螢光儀測量結果可知B4、B5及B5-Al主要來自有機胺本身的放光，而B2則主要為無機骨架的放光，此外，相當引人注目的是我們以achiral的物質可以進一步引導出三維的chiral孔洞性材料B5以及B5-Al，這是非常少見且難能可貴的，而此兩個等結構的化合物之間不僅存在金屬元素的差異，在金屬位置、結構的扭曲程度及有機胺的種類都有所分別，我們也藉由不同的合成條件加以探討其發生原因。
在此我們以不同的合成思維成功發展出兩個系統，得到新穎的金屬亞磷酸鹽/磷酸鹽，藉由其特殊結構以及功能性的觀點可預期這些合成方式皆擁有不小的發展潛力，期待在未來會擁有更大的突破。

關鍵字

水熱合成法 ； 硼酸助熔劑法 ； 金屬磷酸鹽 ； 金屬亞磷酸鹽

參考文獻

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