摘要
硼酸盐，磷酸盐和锗酸盐在各种功能材料中有着广泛的应用。在一个化合物中同时含有硼氧基团和磷氧基团的硼磷酸盐，以及含有硼氧基团和锗氧基团的硼锗酸盐由于具有更加丰富的结构类型使得它们作为功能材料研究中新的体系，成为日益关注和研究的焦点。本文从合成新化合物进而探索新材料的角度出发，利用低温融盐法制备了多种具有新结构类型的新化合物，并对它们的发光及其它性质进行了研究。主要内容如下： ⑴采用多种合成方法，如水热/溶剂热法，高温固相法以及低温融盐法对稀土硼磷酸盐的合成进行了尝试。这些方法都可以在一定程度上抑制以前合成中容易形成的相——稀土磷酸盐——的成核。在低温融盐法部分，分别采用硼酸和磷酸盐作为反应性熔盐，还得到了两个新无水硼磷酸盐，Na3B6PO13和Na3BP2O8，并对其结构进行了表征，讨论了合成条件对结构的影响。进一步证明了低温融盐法是一种合成无水硼磷酸盐的有效的软化学技术，而且可以通过改变原料配比对产物中的原子比进行一定程度调控。 ⑵在稀土硼磷酸盐的合成中，我们采用了两步低温融盐法。首先合成了无定形的稀土硼酸盐化合物，然后将其与熔融的磷酸盐反应，得到了两个系列的6个稀土硼磷酸盐，M2ILnBP2O9(MI=K，Na；Ln=Y，Tm，Yb和Lu)，采用X-ray衍射和中子衍射研究了化合物的结构。对稀土掺杂体系，研究了其VUV-UV，X射线以及红外激发的荧光，闪烁发光和上转换发光性质。证明该系列的稀土硼磷酸盐是一类具有重要研究意义的潜在的发光基质材料。 ⑶提出低温“湿”融盐法，即在反应起始物中加入微量的水，研究了硼磷酸盐和硼锗酸盐合成中水对最终产物的影响。以Na2O-B2O3-P2O5为例，当加入少量的水以后不能得到Na3B6PO13。在硼锗酸盐体系中，加入一定量的水，能够使原料GeO2中由GeO4四面体构成的直链以基本结构单元的形式进入到最终产物中，得到了其它方法无法得到的NH4BGe3O8微孔化合物并表征了其结构。 ⑷采用以K2[B4O5(OH)4]·2H2O为反应性介质的低温融盐法合成了具有三维孔道的层状化合物K4[B8Ge2O17(OH)2]。该化合物含有两种不同的B4O8(OH)和Ge2O7团簇单元。这两种簇单元间独特的连接使得化合物在沿[010]，[110]，和[101]方向上表现出8-，8-，和9-元环隧道，从而构成具有三维贯穿孔道的层结构，其中8元环隧道表现为一种左手右手螺旋隧道相互交织的孔道。该化合物的合成对于我们理解不同维度结构之间的关系具有一定意义。另外，该化合物的层状特性，使得这种三维孔道的层结构化合物有可能在制备与聚合物复合的纳米材料，以及沸石隔膜中得到应用。
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