Hydrothermal synthesis of solid state materials and crystallography

Abstract

öz Yeni bir poliokzovanadat bileşiği, ([Vi603i(OH)7]CH5H20)'nin yapı çözümü SHELX kristal çözüm programı ile yapılmıştır. Bileşik, solvotermal olarak Northwestern Üniversitesi' nde 170 °C 'de sentezlenmiştir. Bileşik, monoklinik sistemde, C2/c spacegrubunda, a = 18.070 (2) Â, b = 17.414 (2) Â, c = 15.1 154 (18) Â, p= 97.696 (2)°, V= 4713.8 (10) Â3 (T = 153 K) hücre boyutlarında sekiz formül birimindedir. Yapı, içinde Cl anyonu olan vanadium-oksijen kürelerinden oluşmaktadır. Her vanadium merkezi beş oksijen atomu tarafından çevrelenen kare piramit geometrisine sahiptir. 16 (VO5) birimleri birbirine ortak köşelerinden ortada Cl anyonu olan (V16O38) kafesi oluşturacak şekilde bağlanmışlardır. [Ni(en)3(V03)2] bileşiğinin tek kristalleri hidrotermal metotla sentezlenmiştir. [Ni(en)3(V03)2] bileşiği hekzagonal kristal sisteminde ve P61 space grubundadır. Birim hücre boyutlerı, a = 8.9940 (13) Â, b = 8.9940 (13) Â, c = 34.001 (7) Â and a = 90 °, p = 90 °, y = 120 °'dir. Yapı, c ekseni boyunca sonsuz zincirler halinde köşelerini paylaşarak diğerleriyle birleşen VO4 tetrahedrallerinden oluşmuştur. [Ni (en)3J kompleks katyonu zincirler arasına yerleşmiştir. Bileşikteki zincir, 12 köşe-paylaşan tetrahedra' lardan oluşmuştur. Bileşik 160 °C de, 3 günde içinde PTFE (Politetrafloroetilen) kaplar olan çelik reaksiyon otoklavlarında sentezlenmniştir. NH4VO3, Ni(N03)2.6H20, H3BO3 reaktantlarının H20 ile reaksiyonundan NH4(V30g)'ın turuncu kristalleri ve bilinmeyen yeşil kristaller 160 °C de 3 günde elde edildi. NaVOs, Ni(N03)2.6H20, H3BO3, NH2CH2CH2NH2 reaktantlarının H3PO4 ve H20 çözgenleri ile reaksiyonundan yığın halindeki bilinmeyen yeşil kristaller 160 C de 3 günde elde edildi. B4K2O7.H2O, KVO3 reaktantlarının H20 ve NH2CH2CH2NH2 çözgenleri ile reaksiyonundan bilinmeyen kahverengi kristaller 170 °C de 5 günde elde edildi. Ayrıca laboratuvarımızda kristal büyütme çalışmaları da yapılmıştır. Laboratuvarımızda da iyi verimlerde sentezlenmiş olan CoV206(H20)2, Co(VO)2(P04)2(H20)4 gibi birçok bilinen bileşik vardır. Bu kristaller diğer yöntemlerle sentezlenmiş ve karakterize edilmişlerdir. Yine de biz, hidrotermal metotla bunlarınkristallerini iyi şekil ve boyutlarda büyütebildik. NH4VO3, Co(N03)2.6H20 ve HsBCVin reaksiyonundan CoV206(H20)2 elde edilmiştir. Bileşik, birim hücre boyutları a = 5.572 Â, b = 10.70 Â, c = 11.860 Â, a = p = y = 90 °, V = 707.69 Â3 olan ortorombik sistemin Pnma (62) space grubunda kristallenir. CoV206(H20)2, çözgen olarak ultra saf su kullanılarak ve 160 °C'de 3 gün ısıtılarak çelik bir otoklavda hazırlanmıştır. Turuncu-kırmızı kristallin toz içinde turuncu tabakalar yanında bildirilen bileşiğin kırmızı prizmatik şekilli kristalleri elde edilmiştir. Tek kristal XRD sonuçları, turuncu tabakaların monoklinik sistemde P2i/m (11) space grubunda kristallenen, hücre boyutları, a = 4.999 Â, b = 8.423 Â, c = 7.849 Â, p = 96.426 °, V = 328.44 Â3 olan NH4(V308) formülünde olduğunu gösterdi. CoV206(H20)2 'in, NaV03, Ge02, H3BO3, CoCİ2.6H20'ların reaksiyonu ve su çözgeni ile de sentezlenebileceği gösterildi. Co(VO)2(P04)2(H20)4 bileşiğinin yeşil kristalleri, V205, H2C2O4.2H2O, CoCİ2.6H20'nm reaksiyonunda çözgen olarak H3PO4 ve H2O kullanılarak 160 °C'de 3 günde sentezlendi. Bileşik, hücre boyutları, a = 6.264 Â, c = 13.428 Â, a = 3 = y = 90 °, V = 526.88 Â3 olan tetragonal sistemin U/mmm (139) space grubunda kristallenir.

ABSTRACT The structure solution of the new polyoxovanadate compound ([Vi603i(OH)7]CM5H20), has been done by the SHELX crystal solution software. The compound was synthesized solvothermally at 170 °C in the Northwestern University. The compound crystallizes in the space group C2/c of the monoclinic system with eight formula units in a cell of dimensions a = 18.070 (2) Â, b = 17.414 (2) Â, c = 15.1154 (18) Â, p= 97.696 (2)°, V= 4713.8 (10) Â3 (T = 153 K). The structure is composed of vanadium-oxygen clusters encapsulating CI anion. Each of the V centers has square pyramidal geometry coordinated by five O atoms. The 16 (VO5) units are fused together through common edges to form (V16O38) cage with CI anion in the middle. The single crystals of the [Ni(en)3(VOs)2] compound was synthesized by hydrothermal method. [Ni(en)3(V03)2] compound is in the crystal system of hexagonal and in the space group P61. The unit cell parameters are a = 8.9940 (13) Â, b = 8.9940 (13) A, c = 34.001 (7) A and a = 90 °, p = 90 °, y = 120 °. The structure is composed of VO4 tetrahedras which are joined with others by sharing comers into infinite chains 9-1- running along the c axis. The complex cation [Ni(en)3] are located between the chains The chain in the compound has a repetitive sequence of 12-nuclear corner-sharing tetrahedras. The compound was synthesized at 160 °C for 3 days in the steel reaction autoclaves which have PTFE (Polytetrafluoroethylene) cups in them. By the reaction of the reactants NH4VO3, Ni(N03)2.6H20, H3BO3 with H20 the orange crystals of NH4CV3O8) and the green unknown crystals were obtained at 160 °C in 3 days.. By the reaction of the reactants NaV03, Ni(N03)2.6H20, H3BO3, NH2CH2CH2NH2, with the solvents H3PO4 and H20 the green bulk unknown crystals were obtained at 160 °C in 3 days. By the reaction of the reactants B4K2O7.H2O, KVO3 with H20 and NH2CH2CH2NH2 brown unknown crystals were obtained at 170 °C in 5 days. We have also done some crystal growth studies in our laboratory. There are several known compounds as CoV206(H20)2, Co(VO)2(P04)2(H20)4, which were also synthesized in our laboratory with good yields. These crystals were synthesized with other methods and characterized. However we were able to grow their crystals in good shape and size by using hydrothermal method. CoV206(H20)2 was obtained from thereaction of NH4VO3, Co(NOs)2.6H20 and H3BO3. The compound crystallizes in the space group Pnma (62) of the orthorhombic system in a cell of dimensions, a = 5.572 Â, b = 10.70 Â, c = 11.860 Â, a = p = y = 90 °, V = 707.69 Â3. CoV206(H20)2 was prepared in a steel autoclave by using ultra pure water as the solvent and heated at 160 °C for 3 days. Red prism shaped crystals of the reported materials were obtained with the orange plates in a red-orange crystalline powder. The single crystal XRD results showed that the orange plates have the formula of NHUCV^Og) which crystallizes in the space group P2i/m (1 1) of the monoclinic system in a cell of dimensions a = 4.999 Â, b = 8.423 A, c = 7.849 A, p = 96.426 °, V = 328.44 A3. It has been shown that CoVi06(H20)2 compound can also be synthesized by the reaction of NaVC>3, GeC>2, H3BO3, C0CI2.6H2O with H20 as the solvent. The green crystals of the compound Co(VO)2(P04)2(H20)4 were synthesized from the reaction of V205, H2C204.2H20, CoCl2.6H20 with the solvents H3PO4 and H2O at 160 C for 3 days. The compound crystallizes in the space group l4/mmm (139) of the tetragonal system in a cell of dimensions a = 6.264 A, c = 13.428 A, a = P = y = 90 °, V = 526.88 A3.