本文關(guān)鍵詞：硫代砷酸鹽晶態(tài)材料的溶劑熱合成及表征，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：硫代砷酸鹽是一類具有結(jié)構(gòu)豐富和性能獨(dú)特的新型功能材料,在光催化、磁性、熒光和非線性光學(xué)等領(lǐng)域有著獨(dú)特的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景,是近些年來一個十分活躍的研究領(lǐng)域。本論文利用螯合有機(jī)胺或金屬配陽離子為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,在溶劑熱條件下,合成了27個新穎的多元硫代砷酸鹽化合物。通過X-射線粉末衍射、元素分析、UV/Vis光譜、FT-IR光譜和X-射線單晶衍射對合成的化合物進(jìn)行了表征,并對其中一些化合物的磁性、熒光、熱穩(wěn)定性、二階非線性、光催化等性能進(jìn)行研究。1、稀土硫代砷酸鹽:以1,2-丙二胺(dap)、二乙烯三胺(dien)、三乙烯四胺(teta)/乙二胺(en)為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,通過溶劑熱法合成了一系列稀土硫代砷酸鹽[Er(dien)2AsS4](1)、[Ln(teta)(en)AsS4]{Ln=Dy(2),Ho(3),Tm(4)}、[Ln(dap)3AsS4]{Ln=Tb(5),Dy(6),Ho(7),Er(8)}和[Ln(dap)2]2(μ-η1:η1:η1:η1-AsS4)(μ-η1:η1-AsS4)]n{Ln=Ce(9),Pr(10),Nd(11),Sm(12)}。在化合物1~8中,[AsS4]3-展示了螯合配位模式,與稀土配陽離子[Ln(amine)x]3+鍵合,形成中性分子;化合物9~12具有兩種不同橋連配位模式(μ-η1:η1:η1:η1-AsS4)和(μ-η1:η1-AsS4),與[Ln(dap)2]3+離子交替相連,形成中性1-D鏈[Ln(dap)2]2(μ-η1:η1:η1:η1-AsS4)(μ-η1:η1-AsS4)]n�；衔�1~12的能隙范圍為2.38 eV~2.95 eV,展示寬帶半導(dǎo)體性能。為了進(jìn)一步了解9~12的電子結(jié)構(gòu),化合物9被選為代表進(jìn)行理論計算�；衔�5、6和10顯示良好的熒光性能。2、非心結(jié)構(gòu)稀土硫代砷酸鹽:以teta/en作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,硫粉、亞砷酸鉀及稀土氯化物為原料,在溶劑熱條件下合成了一系列非心結(jié)構(gòu)稀土硫代砷酸鹽[Ln(teta)(μ-η1:η2:η1-AsIIIS3)]n{Ln=Ce(13),Pr(14),Nd(15),Sm(16)}、[Ln(teta)(en)(μ-η1:η1:η1-AsVS4)]n{Ln=La(17),Ce(18),Pr(19),Nd(20)}。在化合物13~20中,非心[AsIIIS3]3-/[AsVS4]3-離子作為橋接配體與非飽和稀土配陽離子[Ln(teta)]3+/[Ln(teta)(en)]3+相互連接,形成兩類非心結(jié)構(gòu)1-D鏈�；衔�13~20的能隙范圍為2.75eV~3.04 e V,展示寬帶半導(dǎo)體性能。并對化合物13~16和18~20的磁性進(jìn)行了研究。3、硫代砷酸錳:以不同的螯合胺(teta、dien、dap、en)作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,采用溶劑熱法合成一系列硫代砷酸錳[Mn(en)2CuAsS4]n(21)、α-[Mn(dien)2]-[Mn(dien)AsS4]2(22)、β-[Mn(dien)2][Mn2(dien)2(AsS4)2](23)、[Mn(teta)AsS4]n(24)、{[Mn(dap)2][Mn(dap)AsS4]2}n(25)和[Mn(Hen)2(AsS4)2]·2Hen(26)。其中化合物21展示中性1-D鏈狀結(jié)構(gòu),首次發(fā)現(xiàn)非飽和[Mn(en)2]2+配陽離子進(jìn)入異金屬[CuAsS42-]n骨架的實例�；衔�22和23是由孤立的[Mn2(dien)2(AsS4)2]2-簇和[Mn(dien)2]2+陽離子組成,由于dien展示靈活的分子構(gòu)型,導(dǎo)致2種同分異體�；衔�24展示一維結(jié)構(gòu),是由[Mn(teta)]2+離子和四面體[AsS4]3-相互連接形成的�；衔�25展示2-D層狀結(jié)構(gòu),該層是由[AsS4]3-陰離子和[Mn(dap)x]2+(x=1,2)陽離子連接而成�；衔�26包含[Mn(Hen)2(AsS4)2]2-陰離子和Hen+離子,en通常以螯合配體的形式配位,但是在[Mn(en)2]4+配陽離子中en以單齒配位模式出現(xiàn)。化合物21~26的能隙范圍為1.99 eV~2.68 eV,展示寬帶半導(dǎo)體的性能�；衔�21、22、24和25展示了較好的熒光性能。4、硫代砷銀:以As2O3、S、AgNO3、dap為原料,通過溫和溶劑熱法成功合成硫代砷銀Ag3AsS3(27)。在化合物27中,不對稱三角錐形[AsS3]與T形[AgS3]單元通過S原子橋連,形成三維極性骨架。這種極性結(jié)構(gòu)特征使得化合物27具有良好的二階非線性光學(xué)性能�；衔�27的能隙為2.03 eV,表現(xiàn)出半導(dǎo)體性能。其能帶結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了研究。光催化實驗表明化合物27在可見光(λ420nm)光照下能降解亞甲藍(lán)(MB)。
【關(guān)鍵詞】：晶體結(jié)構(gòu) 溶劑熱合成 稀土配陽離子 硫代砷酸鹽 半導(dǎo)體性能
【學(xué)位授予單位】：重慶師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB34;O641.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第1章 緒論13-27
• 1.1 引言13
• 1.2 砷-硫元素的成鍵特點(diǎn)13
• 1.3 過渡金屬砷硫?qū)倩衔锏难芯窟M(jìn)展13-20
• 1.3.1 孤立結(jié)構(gòu)16-17
• 1.3.2 一維結(jié)構(gòu)17-18
• 1.3.3 二維結(jié)構(gòu)18-20
• 1.3.4 三維結(jié)構(gòu)20
• 1.4 稀土砷硫?qū)倩衔锏难芯窟M(jìn)展20-26
• 1.4.1 孤立結(jié)構(gòu)22-23
• 1.4.2 一維結(jié)構(gòu)23
• 1.4.3 二維結(jié)構(gòu)23-24
• 1.4.4 三維結(jié)構(gòu)24-26
• 1.5 研究意義和內(nèi)容26-27
• 第2章 實驗部分27-30
• 2.1 實驗原理和方法27-28
• 2.2 主要的試劑和原料28
• 2.3 主要的儀器28-30
• 第3章 稀土硫代砷酸鹽的溶劑熱合成及表征30-44
• 3.1 引言30
• 3.2 合成與結(jié)構(gòu)測定30-36
• 3.2.1 稀土硫代砷酸鹽的合成30-33
• 3.2.2 晶體結(jié)構(gòu)的測定33-36
• 3.3 結(jié)果與討論36-43
• 3.3.1 晶體結(jié)構(gòu)36-40
• 3.3.2 化合物 1~12的固體紫外可見吸收光譜和熒光光譜40-42
• 3.3.3 化合物7和 10的熱穩(wěn)定性分析42
• 3.3.4 化合物9的帶隙計算42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 非心稀土硫代砷酸鹽的溶劑熱合成及表征44-54
• 4.1 引言44
• 4.2 合成與結(jié)構(gòu)測定44-48
• 4.2.1 非心稀土硫代砷酸鹽的合成44-46
• 4.2.2 晶體結(jié)構(gòu)的測定46-48
• 4.3 結(jié)果與討論48-53
• 4.3.1 合成條件討論48
• 4.3.2 晶體結(jié)構(gòu)48-51
• 4.3.3 化合物 13~20的固體紫外可見吸收光譜51
• 4.3.4 化合物 13~16和 18~20的磁性分析51-52
• 4.3.5 化合物13和 17的帶隙計算52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第5章 硫代砷酸錳的溶劑熱合成及表征54-68
• 5.1 引言54
• 5.2 合成與結(jié)構(gòu)測定54-59
• 5.2.1 硫代砷酸錳的合成54-57
• 5.2.2 晶體結(jié)構(gòu)的測定57-59
• 5.3 結(jié)果與討論59-67
• 5.3.1 晶體結(jié)構(gòu)59-65
• 5.3.2 化合物 21~26的固體紫外吸收光譜和熒光光譜65-66
• 5.3.3 化合物24和 25的帶隙計算66-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 第6章 硫代砷酸銀的溶劑熱合成及表征68-74
• 6.1 引言68
• 6.2 硫代砷酸銀的合成68-69
• 6.3 結(jié)果與討論69-73
• 6.3.1 合成條件討論69-70
• 6.3.2 晶體結(jié)構(gòu)70
• 6.3.3 化合物27的二階非線性和固體紫外可見吸收光譜70-71
• 6.3.4 化合物27的光催化性能71-72
• 6.3.5 化合物27的理論計算72-73
• 6.4 本章小結(jié)73-74
• 總結(jié)與展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-86
• 附錄 A：作者攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文情況86-88
• 附錄 B：部分化合物的能帶結(jié)構(gòu)88-91
• 附錄 C: 化合物的紅外光譜91-97
• 附錄 D: 化合物主要的鍵長和鍵角97-115
• 致謝115

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本文編號：502849