一些無機(jī)功能材料的合成、表征和性質(zhì)研究.pdf

1、功能材料成為當(dāng)今國際上重點(diǎn)開發(fā)的領(lǐng)域。本論文以環(huán)境友好，簡化合成方法以便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化為目的，以研究和改良材料性能為目標(biāo)，就我們所感興趣的稀土配合物熒光材料、鋰離了電池材料、以及一些功能材料的納米化作了探索性研究。 本論文的主要內(nèi)容如下： 1.就稀土配合物熒光材料、鋰離子電池材料、以及一些功能材料的納米化的研究進(jìn)展作了簡要的文獻(xiàn)綜述。 2.圍繞具有敏化稀土發(fā)光的吡啶氮氧化物基團(tuán)合成了兩個(gè)新型化合物N，N’-二(2-

2、吡啶氮氧基)吡啶-2，6-二酰胺(H2L1)和N，N’-二(2-吡啶-1-氮氧基)-1，2-已二胺(L2)及其稀土配合物，并對這兩個(gè)配體及其配合物進(jìn)行了一系列組成及結(jié)構(gòu)表征。對配體H2L1與三價(jià)稀土離子形成的配合物研究結(jié)果表明在不同的合成條件下所得配合物組成不同，同樣的合成條件不同的稀土離子形成的配合物組成也略有不同。用H2L1與稀土離子直接反應(yīng)所得的配合物的組成為：Ln(H2L1)(NO3)3·nH2O(Ln=Y，Eu，Gd，Tb，n

3、=1；Ln=La，n=2)，配體H2L1只提供兩個(gè)配位點(diǎn)，而其剛性類平面結(jié)構(gòu)由于分子內(nèi)氫鍵的作用在配位前后改變很小。而Sc3+與H2L1直接反應(yīng)卻形成了去質(zhì)子配合物ScL1NO3·2H2O。對該配合物的單晶結(jié)構(gòu)的表征也證明了我們所推測結(jié)構(gòu)的正確性，同時(shí)發(fā)現(xiàn)無手性的配合物各個(gè)分子之間通過分子間氫鍵作用進(jìn)行自組裝，形成了具有右手螺旋手性的一維配位超分子鏈。為此我們用堿調(diào)節(jié)H2L1與除鈧外的稀土離子反應(yīng)溶液的pH值，同樣得到了去質(zhì)子型配合物L(fēng)

4、nL1NO3·nH2O(Ln=Y，Eu，Gd，Tb，n=1；Ln=La，n=2)。這些去質(zhì)子配合物中配體均提供五個(gè)配位點(diǎn)，配體分子內(nèi)氫鍵完全破毀，剛性結(jié)構(gòu)改變較大。對配合物熒光性能的研究發(fā)現(xiàn)，這種剛性結(jié)構(gòu)的改變對配體敏化Eu3+，Tb3+發(fā)光有較大影響，未去質(zhì)子配合物熒光強(qiáng)度均強(qiáng)于相應(yīng)去質(zhì)子配合物，其中Tb(H2L1)(NO3)3·H2O顯示出優(yōu)異的熒光性能，其熒光強(qiáng)度最強(qiáng)，單色性好。配體L2與三價(jià)稀土離子形成的配合物組成為：LnL2(

5、NO3)3·H2O(Ln=Eu，Gd，Tb)。對其熒光性能研究發(fā)現(xiàn)Eu和Tb的配合物均有較好的熒光性能，配體能有效的敏化稀土離子發(fā)光，且配合物熒光強(qiáng)度較配體未氮氧化時(shí)的母體所形成的相應(yīng)配合物而言，均有所增強(qiáng)。通過配體三重態(tài)能級(jí)的測定，很好地解釋了配合物熒光強(qiáng)度變化的趨勢。 3.從尋找易于工業(yè)化的合成方法和改善材料電化學(xué)性能出發(fā)，以檸檬酸為絡(luò)合沉淀劑，首次在有機(jī)溶劑中直接優(yōu)化得到了作為合成鋰離子電池正極材料尖晶石型LiMn2O4的

6、前驅(qū)體LiHMn2cit2·2H2O和合成層狀o-LiMnO2的前驅(qū)體LiMncit·H2O。并通過元素分析、絡(luò)合滴定、ICP、XRD等對其組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。由前驅(qū)體LiMncit·H2O于水中培養(yǎng)得到了單晶Mn3cit2·11H2O，間接的證明了前驅(qū)體結(jié)構(gòu)。通過優(yōu)化煅燒條件得到了純相正極材料尖晶石型LiMn2O4和層狀o-LiMnO2。研究發(fā)現(xiàn)在前驅(qū)體中檸檬酸有效的絡(luò)合了Li+和Mn2+，保證了二者混合的均勻性。同時(shí)在燒結(jié)時(shí)檸檬酸