多金屬氧酸鹽熒光晶態配位聚合物的合成條件研究

何丹鳳，劉晉旸，孟凡坤，羅忠貴，劉洪勝

（大慶師范學院，黑龍江大慶 163712）

1 實驗部分

1.1 紅外光譜測試

紅外光譜儀利用物質對不同波長的紅外輻射的吸收特征，進行分子結構和化學組成分析。開機前檢查實驗室電源、溫度和濕度等環境條件，當電壓穩定，室溫為21℃±5℃，濕度≤65%時開機。首先打開儀器電源，穩定半小時，使得儀器能量達到最佳狀態。開啟電腦，并打開儀器操作平臺OMNIC軟件，運行Diagnostic菜單，檢查儀器穩定性。將樣品H[Ni（C7H5NO4）（H2O）4]4（PW12O40）]·5H2O晶體于瑪瑙研缽中研磨，樣品粉末混合KBr（樣品與KBr比例為1∶100）移入磨具鋪平，放置于壓片機加壓（壓力12～15MPa）壓片，脫模放入傅里葉紅外光譜儀樣品臺。

1.2 XRD的測定

將晶態品質良好的樣品于瑪瑙研缽中研磨至320目，均勻裝入0.2mm厚的樣品槽，用載玻片壓實，壓平，壓緊。將樣品槽固定于X-射線衍射儀的樣品臺上，入射光為石墨單色化MoKα的射線。常溫下對合理的衍射點進行收集，對所收集的數據校正分析，運用直接法對晶體結構進行解析，導出數據。關閉電腦15min關閉XRD，再過30min后關循環水。進行紅外光譜分析實驗時環境溫度為15～30℃，相對濕度在65%以下。確定樣品已干燥，取樣品量1～2mg，KBr取用量200mg左右。

1.3 熒光性能測試

熒光分光光度計作為一種定量定性分析儀器，被用來測定樣品固態熒光性質。通過熒光光譜儀的檢測，獲得了物質的激發光譜、發射光譜、熒光強度、熒光偏振與去偏振特征等方面的信息。

1.4 熱重分析

熱重分析儀（Thermogravimetric Analyzer，TGA）作為一種重要的材料理化性能分析儀器用于測量樣品在程序溫度下質量的變化，通入氮氣，開啟電源，進行30min預熱，開啟電腦熱分析系統，打開循環水系統，在氮氣氣氛下測量溫度從室溫到600℃的非等溫熱重。將空坩堝放于加熱爐轉盤，設定轉盤運行定位坩堝并去皮重。向坩堝中加入樣品，儀器自動測量質量并存入數據，裝好全部樣品后進行程控分析。

2 結果與討論

2.1 實驗條件探究

經過多次平行實驗來探究pH、起始原料和反應溫度的變化對化合物合成的影響，見表1、表2。反應的最佳溫度是80℃，溫度低反應物不發生反應，溫度過高反應過于劇烈迅速，導致反應內離子釋放過快而無法有效大量配位，析出固體。

表1 不同物料比下的反應現象、產率及pH

表2 不同溫度下的反應現象、產率

2.2 XRD 分析

圖1所示是目標化合物的 X 射線衍射圖，對照標準譜圖分析粒子的組成，分析粒徑，結晶度等，根據XRD譜圖的峰所對應的衍射角計算了初晶粒的尺寸，峰的面積表示晶體含量，面積越大，晶相含量越高。峰窄說明晶粒大，可以計算晶粒尺寸。峰強度高，表示晶相含量高，跟面積表示晶相含量一致。峰形可以判斷晶體屬于那種晶型。實驗所合成的化合物的 XRD衍射峰與用單晶軟件 Mercury 模擬計算的 XRD 衍射峰主要位置保持一致，強度有細微的差異，這說明所合成的晶體具有很高的純度。

2.3 熱重分析

圖2是目標化合物的熱重曲線，熱重分析得到的是程序控制溫度下的曲線，表明物質質量與溫度的關系。橫坐標為溫度，縱坐標為失重百分數。試樣質量變化的實際過程不是瞬間完成的，而是通過程序控制溫度變化分步完成的，熱重曲線的形狀不呈直角臺階狀，而呈帶有過渡和傾斜區段的曲線。通過分析熱重曲線可以直觀地看出每一步樣品的失重百分比。

圖1 產物粉末衍射圖

圖2 產物熱重曲線圖

在氮氣氛圍下，由室溫到 600℃以 20℃/min的升溫速率測試。由熱重曲線可知，從室溫到 600℃化合物總共失重了 82.61%（理論值 %），分為三步失重。第一步從室溫到 142℃，失重12.71%（理論值%），這一步主要失去了部分有機配體和一些水分子；第二步是從142℃到315℃，失重19.49%（理論值），這一步主要失去了剩余的有機配體和很少的聚陰離子。第三步是從315℃到400℃失重50.41%，最終剩余金屬氧化物。

3 結語

經過實驗因素比對分析，得到合成較優化條件，研究表明目標產物在最佳激發波長 361nm 處激發，發射峰在 424nm處。通過熱重分析可知，該化合物從室溫到600℃經過三步失重，共失重82.61%，具有良好的熱穩定性。