Templatgesteuerte Synthesen von Borophosphaten

Zusammenfassung: In der vorliegenden Arbeit sollten Synthesemethoden, die zur Darstellung von Phosphaten der schwereren Homologen des Bors mit offenen Gerüststrukturen üblich sind, auf das System der Borophosphate angewandt werden. Die vorgestellten neuen Borophosphate wurden aus reaktiven Gelen, die Ammonium-Ionen oder Diamine enthielten unter hydrothermalen oder solvothermalen Bedingungen im Temperaturbereich 100–170 °C hergestellt. Die Kristallstrukturen der Verbindungen wurden mittels Röntgen-Einkristallmethoden, die einiger isotyper Verbindungen mit der Rietveld-Methode bestimmt. Die thermische Zersetzung der Proben wurde mit Methoden der thermischen Analyse in Kombination mit Röntgen-Pulverdiffraktometrie bestimmt. Zusätzliche Aussagen zur Koordination von Cobalt-Ionen konnte mit Hilfe von optischen Spektren und der Messung der temperaturabhängigen magnetischen Suszeptibilitäten gewonnen werden. Die im Rahmen der vorliegenden Arbeit dargestellten Borophosphate lassen sich bezüglich ihres kristallchemischen Aufbaus in drei Gruppen einteilen: Metallo-Borophosphate a–NH4[(Zn1-xCox)BP2O8] (0 £ x £ 0.14) und b–NH4[ZnBP2O8]; {(NH4)0.5Co1.25}(H2O)2[BP2O8]·0.5H2O (NHCo–1 und NHCo–2); Diamin-Templat-haltige Metall-Borophosphate MII(C2H10N2)[B2P3O12(OH)] (MII=Mg, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn), MII(C4H12N2)[B2P3O12(OH)] (MII=Co, Zn), Zn3(C6H14N2)3[B6P12O39(OH)12]·(C6H14N2)[HPO4]. Die erste Gruppe von Verbindungen ist durch anionische Gerüststrukturen charakterisiert, die aus eckenverknüpften Tetraedern aufgebaut werden. Die Gerüst-Topologie von a–NH4[(Zn1-xCox)BP2O8] (0 £ x £ 0.14) entspricht der des Zeoliths Gismondin, die von b–NH4[ZnBP2O8] zeigt Gemeinsamkeiten mit den anionischen Gerüsten der Feldspäte. Die Verbindungen der zweiten Gruppe stellen neue Varianten einer Familie von Borophosphat-Hydraten dar, die als charakteristisches Strukturmerkmal ein helicales eindimensional-unendliches Bänderanion enthalten. Die Kristallstrukturen der Diamin-Templat-haltigen Borophosphate werden durch Verknüpfung einer Basis-Baugruppe aufgebaut und können mit Hilfe des Konzepts der hierachischen Strukturbeziehungen auf die einfachen Struktur-Typen von NaCl und NbO zurückgeführt werden.