ペロキシド誘発分解 Zr-ポリオキシケーションの再組立
James A Sommers1, Danielle C Hutchison1, Nicolas P Martin1
1Department of Chemistry , Oregon State University , Corvallis , Oregon 97331 , United States.
Journal of the American Chemical Society
|October 1, 2019
まとめ
研究者らは,酸素塩酸塩酸ジルコニウム溶液に過酸化物を加えることで,2つの新しいジルコニウム/ハフニウムクラスタートポロジーを発見した. これらの新しいポリケーションであるZr5とZr4は,無機ナノリトグラフィーと触媒の適用のための既知の構造を拡張します.
科学分野:
- 無機化学
- 材料科学
- ナノテクノロジー
背景:
- 亜鉛/ハフニウム (Zr/Hf) 水酸クラスターは,無機ナノリトグラフィー,金属有機フレームワーク (MOF),触媒,核燃料再処理などのアプリケーションに不可欠です.
- 以前は2つのZr/Hfクラスタートポロジーしか知られていなかったため,その潜在的な応用が制限されていた.
- 広範囲に存在する正方形のポリオキソケーション (Zr5) は,Zr/Hfオキサルトから形成されるが,その構造はパークロレート溶液で議論された.
研究 の 目的:
- 以前に特定された2つ以上の新しいZr/Hfクラスタートポロジーを探求する.
- Zr/Hfオキシペルクロレート溶液に対する過酸化添加の効果を調査する.
- 新しい Zr/Hf クラスタの構造と形成経路を特徴付ける.
主な方法:
- 新しく形成されたクラスターの正確な構造を決定するために単結晶X線 difraktionが使用されました.
- 小角X線散射 (SAXS) とペア分布関数 (PDF) 解析により,水溶液における形成経路が解明されました.
- 電子噴射イオン化質量スペクトロメトリー (ESI-MS) は,クラスターの断片化と種化に関する洞察を提供した.
主要な成果:
- 2つの新しいZr/Hfクラスタートポロジーが合成され,特徴づけられた:Zr5,五角形のアセンブリ ([Zr25O10(OH) 50(O2) 5 ((H2O) 40) ((ClO4) 10·xH2O) と,Zr4,オックス中心の四面体 ([Zr4OH (((μ-O2) 2 (((μ4-O)) ((H2O)) 12 ((ClO4) 6·xH2O).
- Zr5は,これまでで最大のZr/Hfクラスタトポロジーであり,有機溶剤に溶けます.
- この研究では,より小さなオリゴマーからZr5の固体組成と,両方のクラスタの過酸化促進解体経路を含む,異常な組成メカニズムが明らかになった.
結論:
- ペロキシドをZrオキシペルクロレート溶液に添加することで,Zr/Hfクラスターの新型トポロジーが得られ,既知の構造の多様性が著しく拡大した.
- これらのクラスターの形成と分解の経路は,過酸化物の濃度と溶液の酸性によって影響を受けます.
- これらの発見は,さまざまな高度なアプリケーションでグループIVのポリケーションを合成し利用するための新しい道を開きます.
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