两种基于B5On(n=11, 12)簇构筑的具有深紫外吸收的硼酸盐

doi:10.7503/cjcu20210711

摘要/Abstract

摘要：

以碱金属和碱土金属为模板, 在溶剂热条件下合成了两种具有深紫外吸收特性的硼酸盐Na₂Ba· [B₅O₈(OH)]₂·2H₂O(1)和KSr[B₅O₈(OH)₂](2), 并利用单晶X射线衍射(SCXRD)、粉末X射线衍射(PXRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和热重分析(TG)等手段对化合物的结构和性能进行了研究. 结果表明, 化合物1可归属于单斜晶系P2/c空间群, 结构中四连接的B₅O₁₀(OH)簇单元通过共氧连接形成含有两种9-元环窗口的二维层; 化合物2结晶于单斜晶系C2/c空间群, 结构中四连接的B₅O₁₀(OH)₂簇单元则通过共氧交替连接构筑了罕见的含有8-/12-元环孔道的二维褶皱层. 两种基于B₅O_n(n=11, 12)簇单元构筑的化合物均具有低于200 nm的深紫外吸收边, 在紫外/深紫外区具有潜在的应用价值.

关键词: 硼氧团簇, 溶剂热合成, 层状结构, 短边吸收

Abstract:

Two new borates Na₂Ba［B₅O₈（OH）］₂·2H₂O（1） and KSr［B₅O₈（OH）₂］（2）， with deep UV cutoff edges， were solvothermally made by using mixed alkali and alkaline-earth metal templates. They were further characterized by single-crystal XRD， powder XRD， IR spectra， UV-Vis absorption spectra and thermogravimetric analysis. Compound 1 crystalizes in the monoclinic space group P2/c. 4-connected B₅O₁₀（OH） cluster build 2D monolayer with two kinds of 9-MR windows via corner-sharing. Compound 2 crystalizes in the monoclinic space group C2/c. 4-connected B₅O₁₀（OH）₂ cluster construct 2D fluctuant layer with different 8- and 12-MR unclosed channels along two different directions. Both 1 and 2 exhibit the cutoff edge below 200 nm， indicating their potential applications in UV and deep UV regions.

Key words: Oxoboron cluster, Solvothermal syntheses, Layered structure, Short cutoff edge

中图分类号:

O614

TrendMD:

陈崇安, 杨国昱. 两种基于B₅O_n(n=11, 12)簇构筑的具有深紫外吸收的硼酸盐. 高等学校化学学报, 2022, 43(1): 20210711.

CHEN Chongan, YANG Guoyu. Two B₅O_n（n=11， 12） Cluster-based Borates with Deep UV Cutoff Edge. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(1): 20210711.

图/表 5

Table 1 Crystal data of compounds 1 and 2

Compound	1	2
Empirical formula	Na₄Ba₂B₂₀O₄₀H₁₂	K₄Sr₄B₂₀O₄₀H₈
Formula weight	1234.94	1371.14
Crystal system	Monoclinic	Monoclinic
Space group	P2/c	C2/c
a/nm	1.36628	1.9318
b/nm	0.66488	0.80483
c/nm	1.74057	1.30130
β/（°）	93.734	125.734
V/nm³	1.5778	1.6423
Z	2	2
D_c/（g·cm^-3）	2.599	2.773
μ/mm^-1	2.688	7.116
F（000）	1176.0	1312.0
Goodness?of?fit on F²	1.023	1.039
Final R indices［I>2σ（I）］	0.0372（0.0942）	0.0280（0.0648）
R indices（all data）	0.0461（0.1023）	0.0379（0.0689）

Fig.1 Asymmetric unit of compound 1(A), coordination environments of the four?connected B5?I and B5?II(B), 2D monolayer in compound 1(C), stacking mode of the layers and the positions of metal cations in compound 1(D), 2D Na—O—Ba layer in compound 1(E), and interaction of 2D oxoboron layers and 2D Na—O—Ba layers via corner sharing(F)

Fig.2 Asymmetric unit of compound 2(A), coordination environment of the four?connected B5O10(OH)2 cluster unit(B), construction of the 2D layer from 1D chains made of B5O10(OH)2 unit in compound 2(C), 8?/12?MR unclosed channels of the fluctuant layer in compound 2(D), stacking mode of the layers and the positions of metal cations in compound 2(E), 2D K—O—Sr layer in compound 2(F), interaction of 2D oxoboron layers and 2D K—O—Sr layers via corner sharing(G)

Fig.3 PXRD patterns of compounds 1(A) and 2(B)

Fig.4 UV?Vis absorption spectra of compounds 1(A) and 2(B)Insets: corresponding absorption curves with band gap calculated from Kubelka?Munk function of compounds 1(A) and 2(B), respectively.

参考文献 27

1	Mutailipu M.， Poeppelmeier K. R.， Pan S. L.， Chem. Rev.， 2021， 121（3）， 1130—1202
2	Xia M.， Li F. M.， Mutailipu M.， Han S. J.， Yang Z. H.， Pan S. L.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2021， 60（26）， 14650—14656
3	Yu H. W.， Wu H. P.， Pan S. L.， Yang Z. H.， Hou X. L.， Su X.， Jing Q.， Poeppelmeier K. R.， Rondinelli J. M.， J. Am. Chem. Soc.， 2014， 136（4）， 1264—1267
4	Wei Q.， Wang J. J.， He C.， Cheng J. W.， Yang G. Y.， Chem. Eur. J.， 2016， 22（31）， 10759—10762
5	Wang J. J.， Yang G. Y.， Chem. Commun.， 2017， 53（75）， 10398—10401
6	Chen Y.， Guo Z. W.， Li X. X.， Zheng S. T.， Yang G. Y.， CCS Chem.， 2021， 3， 1232—1241
7	Zhang H. X.， Zhang J.， Zheng S. T.， Yang G. Y.， Inorg. Chem. Commun.， 2004， 7（6）， 781—783
8	Wu H. Q.， Ju P.， He H.， Yang B. F.， Yang G. Y.， Inorg. Chem.， 2013， 52（18）， 10566—10570
9	Cheng L.， Zhao J. W.， Yang G. Y.， Dalton Trans.， 2014， 43（19）， 7324—7330
10	Ding F. H.， Zhang W. L.， Nisbet M. L.， Zhang W. G.， Halasyamani S.， Yang Z. H.， Pan S. L.， Poeppelmeier K. R.， Inorg. Chem.， 2020， 59（1）， 759—766
11	Chen C. T.， Wu Y. C.， Li R. K.， Int. Rev. Phys. Chem.， 1989， 8（1）， 65—91
12	Chen C. T.， Wu B. C.， Jiang A. D.， You G. M.， Sci. Sin. Ser. B， 1985， 28（3）， 235—243
13	Chen C. T.， Wu Y. C.， Jiang A. D.， Wu B. C.， You G. M.， Li R. K.， Lin S. J.， J. Opt. Soc. Am. B， 1989， 6（4）， 616—621
14	Mori Y.， Kuroda I.， Nakajima S.， Sasaki T.， Nakai S.， Appl. Phys. Lett.， 1995， 67（13）， 1818—1820
15	Wei L.， Wei Q.， Lin Z. E.， Meng Q.， He H.， Yang B. F.， Yang G. Y.， Angew. Chem. Int. Ed. 2014， 53（28）， 7188—7191
16	Cao G. J.， Wei Q.， Cheng J. W.， Cheng L.， Yang G. Y.， Chem. Commun.， 2016， 52（8）， 1729—1732
17	Wei Q.， Sun S. J.， Zhang J.， Yang G. Y.， Chem. Eur. J.， 2017， 23（31）， 7614—7620
18	Zhang H. X.， Zhang J.， Zheng S. T.， Wang G. M.， Yang G. Y.， Inorg. Chem.，2004， 43（20）， 6148—6150
19	Zhou J.， Zheng S. T.， Zhang M.， Liu G. Z.， Yang G. Y.， CrystEngComm， 2009， 11（12）， 2597—2600
20	Sheldrick G. M.， Acta Crystallographica a⁃Foundation and Advances， 2008， 64， 112—122
21	Wei Q.， Cheng J. W.， He C.， Yang G. Y.， Inorg. Chem.， 2014， 53（21）， 11757—11763
22	Mutailipu M.， Zhang M.， Dong X. Y.， Chen Y. N.， Pan S. L. ， Inorg. Chem.， 2016， 55（20）， 10608—10616
23	Wei Q.， Sun L.， Zhang J.， Yang G. Y.， Dalton Trans.， 2017， 46（24）， 7911—7916
24	Chen C. A.， Wei Q.， Yang G. Y.， Inorg. Chem. Commun.， 2017， 86， 18—21
25	Ding F. H.， Nisbet M. L.， Zhang W. L.， Halasyamani P. S.， Chai L. Y.， Poeppelmeier K. R.， Inorg. Chem.， 2018， 57（18）， 11801—11808
26	Wendlandt W. M.， Hecht H. G.， Reflectance Spectroscopy（Chemical Analysis）， Interscience Publishers， New York， 1966
27	Yang Y.， Dong X. Y.， Pan S. L.， Wu H. P.， Inorg. Chem.， 2018， 57（21）， 13380—13385

[1]	鲁聪, 李振华, 刘金露, 华佳, 李光华, 施展, 冯守华. 一种新的镧系金属有机骨架材料的合成、结构及荧光检测性质[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(6): 20220037.
[2]	郑美琪, 毛方琪, 孔祥贵, 段雪. 类水滑石材料在核废水处理领域的应用[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(10): 20220456.
[3]	余强敏, 张致远, 罗雨婷, 李洋, 成会明, 刘碧录. 金属性二维过渡金属硫化物的溶剂热合成及电催化析氢性能[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(2): 654.
[4]	王冬梅, 刘子华, 李光华, 刘云凌, 李春霞. 铟基双金属配位聚合物的合成、结构及荧光性质[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(9): 1886.
[5]	容婧婧, 马兰, 朱有亮, 黄以能, 孙昭艳. 表面图案诱导两嵌段共聚物形成穿孔层状结构的模拟[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(12): 2805.
[6]	赵仑, 张敏, 邓青辉, 王子忱. 两种具有螺旋结构的双核铜有机-无机配位聚合物的合成及表征[J]. 高等学校化学学报, 2015, 36(8): 1455.
[7]	岳红云, 王秋娴, 张雪, 华双, 马华, 岳东媛, 杨书廷. 微纳复合结构MFe₂O₄负极材料的可控合成与性能[J]. 高等学校化学学报, 2015, 36(4): 745.
[8]	马本华, 彭宇, 华佳, 施展. 以5-叠氮间苯二甲酸为有机酸配体的配位聚合物的合成与表征[J]. 高等学校化学学报, 2015, 36(2): 215.
[9]	赵仑, 张敏, 孙二军, 王晓峰, 王子忱. 两种金属镉有机框架化合物的合成、结构及发光性能[J]. 高等学校化学学报, 2015, 36(12): 2380.
[10]	朱靖然, 李柯, 颜岩, 李旭, 宋晓伟. 新型过渡金属取代层状磷酸铝[C₄H₁₁N]_0.77[C₄H₁₂N]_0.23[C₃H₁₂N₂]₂[H₃O]₂·[Co_0.23Al_5.77P₈O₃₂]的共模板法合成及表征[J]. 高等学校化学学报, 2014, 35(6): 1130.
[11]	李涛, 夏友付. 还原石墨烯-CuInS₂复合材料的制备及光伏性能[J]. 高等学校化学学报, 2014, 35(3): 461.
[12]	庄米雪, 魏爱香, 刘俊, 颜志强, 招瑜. CuInS₂纳米纸阵列薄膜的制备及生长机理[J]. 高等学校化学学报, 2014, 35(11): 2310.
[13]	德格吉呼斯琴孟根拉布其. La0.789Yb0.20Ho0.001Tm0.01F3纳米立方体的溶剂热合成及白色上转换发光性质[J]. 高等学校化学学报, 2011, 32(8): 1692.
[14]	戈根武刘美玭倪志刚杜红宾. 新型三维开放骨架稀土硫酸盐[Ln4(H2O)4(SO4)10](C4N2H12)4(H2O)4(Ln=Gd,Eu)的合成、结构及荧光性质[J]. 高等学校化学学报, 2011, 32(3): 644.
[15]	黄彩霞, 郭明义, 张凤, 孙福兴, 朱广山. 孔径可控的介孔TiO2纳米球的溶剂热合成[J]. 高等学校化学学报, 2011, 32(12): 2743.

两种基于B₅O_n(n=11, 12)簇构筑的具有深紫外吸收的硼酸盐

Two B₅O_n（n=11， 12） Cluster-based Borates with Deep UV Cutoff Edge

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 5

参考文献 27

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价