一种二维层状锗钒氧簇合物及其合成方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种二维层状锗钒氧簇合物及其合成方法与应用，该锗钒氧簇合物的化学式为：[Zn(en)(H2O)]4[Zn(en)2]2[Ge6V

【技术实现步骤摘要】
一种二维层状锗钒氧簇合物及其合成方法与应用


[0001]本专利技术属于混合金属簇合成领域，具体涉及一种二维层状锗钒氧簇合物及其合成方法与应用。

技术介绍

[0002]多金属氧簇合物，也称为多金属氧酸盐(Polyoxometalates，简写为POMs)，是指由Mo、W、V、Nb和Ta等前过渡元素以MO
X
(X通常为5或6)为单元缩聚而成的一类具有特殊性质和结构的多氧簇合物。在众多的多金属氧簇合物中，钒元素与其他金属元素相比，具有配位方式多样，价态多变，连接方式多种等优点，因此，钒氧簇合物(POVs)具有结构多样性的特点以及优异的理化性质，且因其多变的配位几何构型，可形成一维链状、二维层状与三维网状等结构复杂的钒氧簇，所以备受科研人员的青睐。
[0003]反铁磁材料与铁磁材料相比，因其在信息存储器件应用方面具有抗磁场、自旋动力学快、无零散磁场三大优点，引起众多学者的关注。锗
‑
钒氧簇合物中由于钒价态的多变性，使其在光电材料、磁性材料、催化以及生物医药等的领域具有重要的应用前景。但由于锗氧化物溶解度较低，锗
‑
钒氧簇的合成条件较为苛刻，目前为止，关于锗
‑
钒氧簇合物的研究还相对较少。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有反铁磁作用的二维层状锗钒氧簇合物及其合成方法与应用。
[0005]本专利技术的目的通过如下技术方案实现：
[0006]本专利技术采用水热合成法，通过合成条件的探索，首次成功制备了一例由{Ge6V
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}簇单元通过四个锌胺配合物[Zn2(en)2]4+
桥连而形成的新颖二维层状结构锗钒氧簇合物[Zn(en)(H2O)]4[Zn(en)2]2[Ge6V
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]·
4.5H2O(en:乙二胺)，并对其结构进行了测试与表征，同时对其磁学性能进行了测试研究。
[0007]该二维层状锗钒氧簇合物，它的化学式为：[Zn(en)(H2O)]4[Zn(en)2]2[Ge6V
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]·
4.5H2O，其中，en为乙二胺。
[0008]所述的二维层状锗钒氧簇合物，它属于正交晶系，空间群为Pbcn，晶胞参数α＝90.00
°
，β＝90.00
°
，γ＝90.00
°
。
[0009]所述的二维层状锗钒氧簇合物的制备方法，它包括以下步骤：
[0010](1)将NH4VO3、GeO2、Zn(Ac)2·
2H2O、对苯二甲酸以及1,2,4
‑
三氮唑装入聚四氟乙烯内衬中，随后加乙二胺和H2O，搅拌20～35min，得混合液；
[0011](2)将步骤(1)所得的混合液置于140～180℃(最佳温度为170℃)烘箱中反应3～6天(最佳反应时间为4天)后，冷却至室温；
[0012](3)将经步骤(2)所得的产品用蒸馏水洗涤、过滤，得褐色片状晶体，即所述的二维层状锗钒氧簇合物。
[0013]其中，步骤(1)中NH4VO3、GeO2、Zn(Ac)2·
2H2O、对苯二甲酸、1,2,4
‑
三氮唑、乙二胺以及H2O的摩尔比为1.4～2.0:1.7～2.2:3.7～4.3:1:1.5～2.1:25.1～66.9:931.3～2172.6；所述NH4VO3、GeO2、Zn(Ac)2·
2H2O、对苯二甲酸、1,2,4
‑
三氮唑、en和H2O的最优摩尔比为：1.68:2.01:4.06:1:1.66:41.78:1551.96。
[0014]原料中的对苯二甲酸与1,2,4
‑
三氮唑虽然没有出现在最终的晶体结构中，但在合成过程中可能起着模板剂的作用，促进新晶体物种的结晶，进而成功的得到本专利技术的锗钒氧簇合物。对苯二甲酸与1,2,4
‑
三氮唑在反应体系中所起的作用是本专利技术的专利技术人在实验进行中偶然发现的，本专利技术的初衷是想使对苯二甲酸与1,2,4
‑
三氮唑参与反应并出现在最终的晶体结构中，专利技术人进行了各种实验条件的优化与摸索，但是对苯二甲酸与1,2,4
‑
三氮唑均未出现在最终的晶体结构中，而是意外形成了本专利技术所述的二维层状锗钒氧簇合物。对此，专利技术人欲对1,2,4
‑
三氮唑与对苯二甲酸在整个反应体系中的作用进行探究，分别对比了在其他原料、各原料配比以及反应条件不变的情况下，不添加对苯二甲酸与1,2,4
‑
三氮唑或仅添加对苯二甲酸、1,2,4
‑
三氮唑中的一种，结果均未得到本专利技术的二维层状锗钒氧簇合物，由此可知，对苯二甲酸与1,2,4
‑
三氮唑虽没有出现在最终的晶体结构中，但它们是合成所述二维层状锗钒氧簇合物的原料中不可缺少的部分，对目标化合物的结构起着不可忽视的作用，另外，对苯二甲酸和1,2,4
‑
三氮唑两者必须同时存在于反应体系中，才能得到目标簇合物，如果只加其中一种，或者两者都不添加，均不能得到目标产物。
[0015]所述的二维层状锗钒氧簇合物在制备磁性材料中的应用。
[0016]较之现有技术而言，本专利技术的优点在于：
[0017](1)本专利技术采用水热合成法，通过合成条件的探索，首次成功制备了一例由{Ge6V
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}簇单元通过四个锌胺配合物[Zn2(en)2]4+
桥连而形成的新颖二维层状结构锗钒氧簇合物[Zn(en)(H2O)]4[Zn(en)2]2[Ge6V
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4.5H2O(en:乙二胺)，并对其结构进行了测试与表征，同时对其磁学性能进行了测试研究，研究后得知，该锗钒氧簇合物中存在反铁磁性，是一种潜在的磁性存储材料，该种材料具有潜在的磁学应用价值，其可运用于一些磁性材料的制备中。
[0018](2)本专利技术将对苯二甲酸和1,2,4
‑
三氮唑相结合运用于反应体系中能够促进新晶体物种的结晶，成功合成了本专利技术的锗钒氧簇合物，且本专利技术的制备方法简单易行，条件温和。
附图说明
[0019]图1是本专利技术化合物1的结构图；其中，图a、b是化合物1中{[Zn(en)2]2[Ge6V
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]}8‑
簇的球棍/多面体模型图，图c是二核桥连配合物[Zn2(en)2O2]的结构图，图d是沿c面的二维平面图。
[0020]图2是本专利技术化合物1的拓扑结构图({[Zn(en)(H2O)]4[Ge6V
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]}4‑
聚阴离子作为4节点)。
[0021]图3是本专利技术化合物1的XRD图。
[0022]图4是化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二维层状锗钒氧簇合物，其特征在于：它的化学式为：[Zn(en)(H2O)]4[Zn(en)2]2[Ge6V
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]
·
4.5H2O，其中，en为乙二胺。2.根据权利要求1所述的二维层状锗钒氧簇合物，其特征在于：它属于正交晶系，空间群为Pbcn，晶胞参数α＝90.00
°
，β＝90.00
°
，γ＝90.00
°
。3.一种如权利要求1所述的二维层状锗钒氧簇合物的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：(1)将NH4VO3、GeO2、Zn(Ac)2·
2H2O、对苯二甲酸以及1,2,4
‑
三氮唑装入聚四氟乙烯内衬中，随后加乙二胺和H2O，搅拌20～35min，得混合液；(2)将步骤(1)所得的混合液置于140～180℃烘箱中反应3～6天后，冷却至室温；...

【专利技术属性】
技术研发人员：茹晶晶，赵兵，
申请(专利权)人：宁德师范学院，
类型：发明
国别省市：