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摘 要

多金属氧酸盐，简称为多酸，化学性质优秀的无机金属氧簇化合物，因为具有纳米级尺寸、结构多样、性质可控、构型稳定等优点，现在活跃于建筑、药物、化学催化等多个研究领域。多酸在离子导电领域具有得天独厚的优势；大多数多金属氧酸盐都同时具有酸性和氧化性，有利于电化学反应，并且簇与簇之间的架空结构极大地增强了离子交换的能力。基于这些优点，多酸在离子导体领域必定大有可图，对多酸的离子导电性能进行的研究是具有战略意义的。

在本论文中我们通过水热法合成了文献中的化合物Na₂(NH₄)₄[V^IVV^V₈MoO₂₈]·10H₂O，并通过PXRD，红外分析，热重分析等方式表对其进行表征。我们还测试了化合物1在不同温度下的离子导电性，其离子导电性表现出较强的温度依赖性。在313 K 时，化合物1的离子电导率为1.163×10^-8 S cm^-1，随着温度升高，阻抗图的圆弧的半径逐渐减少，表明化合物的电导率逐渐变大。当温度达到363 K 时，化合物1的电导率可以达到1.05×10^-7 S cm^-1，表现出良好的离子导电性。此外，在第二次加热过程中，化合物电导率会出现明减少现象，说明结构中晶格水分子的失去会减小化合物的离子导电性能。

关键字：多金属氧酸盐；晶体结构；离子导体

Abstract

Having been reported as inorganic oxygen-clusters with strong chemical property, polyoxometalates are famous as building materials, medicines and catalysts on account of their nanometer-scales, diversification of structures, manageable property ,support stability of configuration and so on the merits. Polyoxometalates may have potential activities in ionic conduction based on following advantages. Most of polyoxometalates are both acidic and oxidizing, which is in favour of electrochemical reactions. Furthermore, the ability of ion exchange is greatly enhanced by the special configuration between clusters. Owing to these advantages, polyoxometalates must be very promising in the field of ionic conductors, the study of ionic conductivity of polyacids is of strategic significance.

In this paper, the vanadium-molybdenum polyoxometalate in novel Na₂(NH₄)₄[V^IVV^V₈MoO₂₈]·10H₂O were synthetized by hydrothermal and solvothermal techniques. The hybrid has been characterized using IR spectrum, PXRD and thermal analyses. We also tested the ionic conductivity of compound 1 at different temperatures ,which showed strong temperature dependence. At 313K, the ionic conductivity of compound 1 is 1.16×10^-8 S·cm^-1. With the increase of temperature, the gradual decrease of the impedance diagram arc radius. When the temperature reaches 363K, the conductivity of 1 can reach 1.05×10^-7S· cm^-1, which shows excellent ionic conductivity. In addition, the ionic conductivity of the compound decreases obviously during the second heating process, which indicates that the loss of water molecules in the structure will cut the ionic conductivity of the compound.

Keywords: Polyoxometalate, Crystal structure, Ionic conductor

目录

摘要 2

第一章 绪论 5

1.1多金属氧酸盐 5

1.1.1 多金属氧酸盐的发展历史 5

1.1.2多金属氧酸盐制备方法 6

1.1.3杂多酸的结构 6

1.1.4多金属氧酸盐的前景 9

1.2离子导体 11

1.2.1离子导体的研究背景 11

1.2.2 常见的阳离子导体类型 11

1.2.3 离子导体的应用 14

1.2.4离子导体的导电原理 14

1.3选题思路 15

第二章 实验部分 16

2.1 实验药品 16

2.2 实验仪器和方法 16

2.2 化合物Na₂(NH₄)₄[V^IVV^V₈MoO₂₈]·10H₂O（1）的制备^[23] 17

2.3 高温煅烧化合物Na₂(NH₄)₄[V^IVV^V₈MoO₂₈]·10H₂O（1）的制备 17

第三章 结果与讨论 18

3.1化合物1结构 18

3.2 粉末X-射线衍射分析 18

3.3红外光谱分析 19

3.4 TG测试结果及分析 20

3.5 高温煅烧之后的化合物1样品 20

3.2 无水阻抗测试 21

3.3 化合物1离子导电原因分析 23

第四章 结论与展望 24

4.1 结论 24

4.2 展望 24

参考文献 25

致谢 28

第一章 绪论

1.1多金属氧酸盐

多金属氧酸盐（polyoxometalates，POMs），由高价态前过渡金属离子与氧原子通过共边或者共顶点的方式连接形成的金属氧簇化合物。多金属氧酸盐阴离子簇结构中存在多个拥有可变价态的金属离子，并且具有结构多样的特点，在质子导体，电极材料，致电变色等领域具有广泛的运用。

1.1.1 多金属氧酸盐的发展历史

1826年，J .Berzerius合成了第一种多酸化合物(NH₄)₃PMo₁₂O₄₀·H₂O，但多酸研究还未步入正轨。1864年,C .Marignac合成并表征了H₄SiW₁₂O₄₀・nH₂O,人类开始对多酸有了系统的研究。1908年，意大利科学家Miolati提出了同多酸和杂多酸的概念。1934年，英国化学家J .Keggin解析了多酸化合物H₃PW₁₂O₄₀·nH₂O的单晶结构 ^[1]。1950年，Lindqvist提出并证明了多酸阴离子Mo₇O₂₄^6-和Mo₈O₂₆^4-是由{MoO₆}八面体是共棱或共顶点构成的。1953年，Dawson表征了K₆[P₂W₁₈O₆₀]・14H₂O的结构为三斜晶系^[2]。至今为止，多酸化学已经历了近二百年的发展和研究。近十年，多酸阴离子簇与过渡金属离子和有机配体相互连接形成的各种不同维度的多金属氧酸盐被广泛报道，受到越来越多科学家的关注。

1.1.2多金属氧酸盐制备方法

1.水热合成

在高压反应釜中以水作为溶剂进行反应。水于高温高压条件下粘度降低，提供了晶体长成的条件。此方法常用于多酸合成，性质稳定，晶型完整。

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