开放骨架结构磷酸铝合成中N原子环境变化对甲胺结构导向效应的影响 常晓文1, 闫文付1, 师唯2, 徐如人1 1. 吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室, 化学学院, 长春 130012; 2. 南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室, 天津 300071
摘要 以甲胺(MA)和二甲胺(DMA)为结构导向剂,在200 ℃加热摩尔组成为n(Al2O3):n(P2O5):n(R):n(H2O)=1:1:1:277(R=MA,DMA)的混合物,分别得到了高结晶度的三维阴离子开放骨架磷酸铝AlPO4-53和AlPO4-21. 质子化的甲胺和二甲胺分别位于AlPO4-53和AlPO4-21的骨架中以平衡骨架的负电荷. 利用X射线粉末衍射分析、元素分析和液相酸碱度测量等表征手段,研究了2个合成体系的晶化过程以及晶化过程中液相的Al,P浓度和pH值随时间的演化. 理论计算结果表明,质子化甲胺和二甲胺的N原子上的电荷分别为-0.263和-0.558 e(Mulliken),形式电荷密度分别为22.3和16.0 e/nm3,AlPO4-53和AlPO4-21的骨架电荷密度分别为-3.3和-3.1 e/nm3. 结果表明,改变N原子的环境会影响其上的电荷量,从而改变有机胺的结构导向效应,有机胺的形式电荷密度和无机骨架电荷密度之间存在着匹配关系. 基金资助:国家自然科学基金(批准号:21571075,21320102001,21621001)、国家"八六三"计划项目(批准号:2016YFB0701100)、高等学校学科创新引智计划(批准号:B17020)和吉林大学高层次科技创新团队项目资助.
通讯作者: 闫文付,男,博士,教授,博士生导师,主要从事无机微孔材料的晶化机理及手性分子筛的合成与应用研究.E-mail:yanw@jlu.edu.cn E-mail: yanw@jlu.edu.cn
引用本文:
常晓文 闫文付 师唯 徐如人 . 开放骨架结构磷酸铝合成中N原子环境变化对甲胺结构导向效应的影响. 高等学校化学学报, 2018, 39(1): 12-18.
CHANG Xiaowen YAN Wenfu SHI Wei XU Ruren . Influence of Environment Change Around N-atom on the Structure-directing Effect of Methylamine in the Synthesis of Open-framework Aluminophosphates. Chemical Journal of Chinese Universities, 2018, 39(1): 12-18.
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