功能性鋅磷酸鹽材料之綠色合成與性質研究

Organic-inorganic hybrid zinc phosphates: Green syntheses and functional properties

簡君潔(Chun-Chieh Chien)

指導教授 ： 王素蘭

國立清華大學/理學院/化學系/碩士(2014年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2014.00242

摘要

本研究論文以綠色化學的概念，在中溫水熱反應法中使用少量溶劑，合成六個具有螢光性質的鋅磷酸鹽化合物。此六個新化合物分別是以三種有機胺模板製備，根據化合物結構的相關性，其中四個化合物歸納於A系列、兩個歸納於B系列。此兩個系列成功延續本實驗室過去所合成的 NTHU-9和NTHU-10的系統，分別於第二章、第三章討論。
A系列的四個新穎化合物: [(CH3)2tmdp][Zn6(H2O)2(PO4)4(bdc)] (A1)，[(CH3)2tmdp][Zn6(H2O)2(H2PO4)2(PO4)4 ] (A2)，[(CH3)2bpy][Zn6(H2O)2(HPO4)(PO4)4] (A3)，(H2tmdpp)[Zn4(H2O)(CH3COO)(PO4)3](A4)，在無機部分骨架的連結上都具有和NTHU-9相似的層狀結構，且在A1~A3的結構中也有甲基化的有機模板；不同於NTHU-9使用DES溶劑系統的方式，A系列是單純以甲醇作為溶劑，首次確定tmdp能夠在水熱反應中被甲基化，並得到甲基化tmdp在無機層中的排列方式，這是NTHU-9系列中無法確定的。在此研究中我們更透過一系列的輔助實驗，進一步了解其中甲基化的機制。此外，A1具有特殊的雙波峰光致發光螢光性質，在長紫外光(365 nm)激發下放出由藍光和橘黃光混合而成的白光。
B系列是延續NTHU-10中具有相同晶體結構，但螢光性質不同的光學類比物研究。化合物 (H2tmdp)[Zn2(HPO4)2(m-bdc)] (B)，在反應溫度為100 oC ~ 160 oC內皆可合成，其晶體顏色會隨著反應溫度的升高而產生改變，雖具相同的結構與化學組成但光學性質不同。在此系列中針對反應溫度分別為120oC和160oC的兩個光學類比物，B-120和B-160做深入討論。我們經由EPR實驗證實在高溫下合成的B-160結構中，作為有機模板的有機胺tmdp會具有自由電子(free radical)，並進一步發現結構中自由電子的出現會增強晶體在可見光部分的放光，改變晶體的光致發光性質。這是首次發現經常作為螢光材料當中有機模板的tmdp有機胺在結構中產生的特殊放光現象。

關鍵字

鋅磷酸鹽材料

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zinc phosphate materials

參考文獻

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