论文总字数：17885字

摘 要

我们根据已知文献合成了一种钒锗的多金属氧酸盐(dien-H₃)₄[V₁₄Ge₈O₄₂S₈]·5H₂O，这种多金属氧酸盐是由低价态的钒和锗形成的高电负性的镂空的多酸阴离子簇和质子化的二乙烯三铵阳离子组成的。在这个多金属氧酸盐中，簇和簇之间相互架空，可以作为有效的孔道。在高湿度条件下，形成的架空的孔道可以吸收水分，而多金属氧酸盐簇上本身存在多个桥联氧，可以和吸收的水分子形成致密的氢键网络，作为质子传导的通道，因此这个物质能够表现出良好的质子传导能力。同时本文介绍了常见的多金属氧酸盐的种类，多酸化合物的常见合成方法。对物质的水稳定性和热稳定性进行了一个测试，采用X射线粉末衍射，热重对物质进行基本的表征，并对其高湿度的质子传导性能进行了测试。

关键词：钒锗硫簇多金属氧酸盐 质子导体 X射线衍射 热重 电化学阻抗

Preparation, Characterization and Ionic Conductivity of Vanadium-Samarium Polyoxometalate

Abstract

We synthesized a vanadium-germanium polyoxometalate based on known literature. This polyoxometallate is composed of a high electronegative hollowed-out polyacid anion cluster formed by low-valent vanadium and niobium and protonated diethylene triammonium cation.In this polyoxometallate, the clusters and clusters are overhead to each other and can serve as effective pores.Under the condition of high humidity, this compound forms an overhead channel that can absorb moisture.The polyoxometalate cluster itself has multiple bridged oxygen, which can form a dense hydrogen bond network with the absorbed water molecules as a channel for proton conduction.Therefore this material shows good proton conductivity.We tested the water stability and thermal stability of the material.We also used X-ray powder diffraction, the basic characterization of the material by thermogravimetry, and its high-humidity proton conductivity.

Keywords: Vanadium bismuth sulfur cluster polyoxometalate；Proton conductor；X-ray

diffraction；thermogravimetry；thermogravimetry; EIS

目 录

摘要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 常见的多金属氧酸盐结构的简介 1

1.2.1硅酸铝沸石及相关材料 1

1.2.2 过渡金属磷酸盐 2

1.2.3硫化物和硒 2

1.2.4二元金属氧化物 2

1.3 含钒多金属氧酸盐的不同价态配合物 3

1.4质子导体 4

1.5 常用的质子导体的合成方法 5

1.6课题的分析方法介绍 5

第二章 实验部分 7

2.1 实验仪器 7

2.2 实验试剂 7

2.3 实验步骤 8

2.4结果与讨论 8

第三章 结论 14

参考文献 15

致谢 19

第一章 绪论

1.1 引言

上世纪90年代，开放式无机材料化学的多样性有了大幅的增长。在20世纪80年代初，纳米孔磷酸铝首次面世。而在20世纪80年代初Flanigen和其同事首次报道纳米孔结构的磷酸铝之前，铝硅酸盐沸石结构和其相关的体系是最主要的具有三维晶体结构的开放式骨架材料。从被认为是主要因素的主要区块和过渡系列的多达25种化学元素来判断，开放式骨架材料的数量正在迅速增加，大多数的开放式框架是含氧材料，特别是磷酸盐，除此之外，含有其他化学物质的框架也越来越多，如氧氟化物、氮化物和硫化物。从某种意义上来说，开放式骨架材料的范围也有所增加。而沸石结构和前期的磷酸铝结构都是一样的。它们的结构单一，都是四方体结构的。许多较新的结构则包含其他多面体，如八面体[XO₆]、五配位的[XO₅]、四方锥[XO₄]及[XO₃]单元，这些令人眼前一亮的发现也逐渐推进了这类材料的研究进程。硅酸铝沸石结构的传统应用领域是离子交换、分离和催化，但这些才开发出的新颖材料提供了更广泛的化学和物理性质^[1-3]。

钒元素因具有灵活的配位方式和多种价态而引起人们的广泛关注。通常[VO₄]四面体、[VO₅]方形四方锥和[VO₆]八面体被认为是多金属钒酸盐的一级建筑单元。这些基础的建筑单元可以通过多面体的凝聚形成更大的聚集体或团簇。然后，通过金属配合物将这些团簇或聚集体连接起来，形成三维框架结构。在过去的几年中，一些纯的和混合的钒酸盐，如钒酸盐，砷酸盐，锗酸盐和磷酸盐与有机和无机反离子已经被制备出来。在我们的实验中，我们试图在阴离子钒团簇中加入硫和锗，以增强建筑单元的结构多样性，并尽可能产生多孔，形成开放框架。

1.2 常见的多金属氧酸盐结构的简介

1.2.1硅酸铝沸石及相关材料

普通配方A_x/n-[Si_1-xAl_xO₂]·mH₂O的硅酸铝沸石是公认的第一类纳米多孔材料，其中A通常是价为n的金属阳离子。在20世纪后半叶，这一领域的发展速度非常快，现在已知的体系结构已经多达100种。[SiO₄]和[AlO₄]四面体(如图1-1所示)在水合状态下有着优异的离子交换特性，并且能够通过脱水表现出激发吸附和催化的性能。1995年以来，沸石结构主要用于催化裂化、二甲苯异构化和洗涤剂。然而，随着新的应用程序的开发，这种模式正在逐渐改变。水合低硅沸石(Si/Allt;2)，阳离子含量高、交换容量大，在离子交换领域有着广泛的应用^[4]。

图1-1 未显示出阳离子的沸石结构透视图

请支付后下载全文，论文总字数：17885字