$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Халькогенидов металлов, такие как ЗпЗе или CuInSe, представляют собой универсальные материалы с широким спектром применения, например, в качестве полупроводника, термоэлектрические или нелинейных оптических материалов 1-6. Подобные элементарные композиции находятся в пределах chalcogenidometalates, где металл находится в формально положительной степени окисления и координируется отрицательными (поли) халькогенидных лигандов с образованием общий анионный видов. В отличие от вышеперечисленных материалов, таких metalates дополнительно состоит из противоионов, которые хорошо отделены друг от анионного подструктуры. Типичные катионы (сольватироваться) щелочных или щелочно-земельных металлов, ионы аммония, или фосфониевые. Чаще всего такие соли с анионами chalcogenidometalate обладают физическими свойствами, которые похожи на их родительских бинарные или тройные соединения, такие как аналогичные шириной запрещенной зоны или фото- и полупроводимости свойствами. Тем не менее, из-за широкого диапазона возможных анионных архитектур в пределах каждого элементарного Cную комбинацию, начиная от изолированных молекулярных частиц через нитей и листов из соединенных между собой анионы к расширенной трехмерных структур, еще более тонкой настройки различных свойств может быть достигнуто, в конечном счете, целью проектируемого синтеза соединений с требуемыми свойствами. В рамках концепции размерной редукции, было показано , что относительное увеличение контрионов на формульную единицу, которая сопутствует сокращение по сравнению с 3D с помощью 2D и 1D до 0D анионных архитектур (0D представляющий видов молекул), уменьшает наблюдаемую ширину запрещенной зоны 7. Кроме того, путем использования различных (или смесей) халькогенидных лигандов, даже возможно достичь ультра-тонкой регулировки ширины запрещенной зоны 8,9.
Помимо этих практических применений и дальновидный relevancies, chalcogenidometalates до сих пор исследованы для фундаментального понимания, например, для генерации новых типов анионные структуры или открытия и интеrpretation необычной связи, а также для их беспрецедентных свойств. В то время как более легкие соединения (то есть, oxidometalates, которые обычно называют oxometalates), были широко изучены, в частности , для потенциальных каталитических применений, более тяжелые chalcogenidometalates гораздо менее изучены.
Наш собственный интерес был ориентирован на синтез, свойства и дальнейшей реакционной способности chalcogenidotetrelates (то есть, более тяжелые гомологи силикатов) 10,11. Существует широкое разнообразие таких соединений, начиная от водно-стабильных и растворимых бинарных анионов, таких как [SnTe 4] 4- анион 12; к органическим, функционализованный и многослойным кластерных соединений, таких как {[Ir 3 (COD) 3 (μ 3 -S) 2] (M 3) -S SnCl} 2 (COD = циклоокта--1,5-диен) 13. Наши самые недавние исследования дело с chalcogenidoplumbates, свинцом в качестве центрального металла вом (ы). В соответствии с концепцией инертного пара для тяжелых атомов, обращаясь к стабилизации 6S орбитальный из-за релятивистских эффектов, свинец, как правило, наблюдается в формальном состоянии окисления + II. Исключения , как PbO 2 являются сильными окислителями, и тем тяжелее свинца (IV) халькогениды, "PBCH 2," не были обнаружены до настоящего времени 14. То же самое справедливо и для chalcogenidoplumbate (IV) анионов, из которых только [PbO 4] 4 - было сообщено 15 до недавнего времени (см . Ниже)
Помимо разнообразной группы структурно исследованных oxidoplumbates (II, IV), было лишь несколько примеров chalcogenidoplumbates (II), а именно [PbTe 3] 4 - с трехгранной пирамидальной аниона 16; и [Pb 2 Ch 3] 2 -, где Ch = Se или Те, с тригональной бипирамидальной аниона 17. Они синтезируются маршрута, который также был применендля генерации ионов Цинтлем 18. При приготовлении многослойным интерметаллических фаз путем слияния при высоких температурах элементов, последующее извлечение с помощью растворителей, в присутствии комплексообразующего агента, приводит к получению желаемых продуктов в (одинарной) кристаллической форме. В случае с [Pb 2 СН 3] 2 - анионы, например, фаза номинального состава "KPbCh" было извлечено с 1,2-диаминоэтаном (ен) в присутствии 4,7,13,16 , 21,24-Hexaoxa-1,10-диазабицикло [8.8.8] hexacosane ([2.2.2] крипты). Криптанда необходимо как для кристаллизации при увеличении эффективного радиуса катионов в {K [2.2.2] склепе} + комплексного противоиона, чтобы лучше соответствовать анионный размер, и для экранирования положительного заряда , который подавляет электрон обратно -donation из аниона в растворе. Такие соли с инкапсулированными катионов обычно показывают высокие тенденции к кристаллизации и, таким образом, довольно неплохие урожаи по сравнению ссоответствующие соли без секвестрации агентов. Тем не менее, довольно громоздкий синтез или высокие цены на криптандов предотвратить чрезмерное масштабирование таких подходов.
В отличие от этого , K 4 [PbTe 3] · 2еп синтезируется в уменьшении на месте в растворе, как уже использован еще в 1891 году для создания известного Pb 9 4 - аниона 19,20. Для последнего элементные щелочных металлов были добавлены к суспензии свинца в жидком аммиаке при низких температурах, в то время как для telluridoplumbate, сплав номинального состава "PbTe 2" восстанавливали при комнатной температуре, вновь путем добавления элементарного калия.
Наш первый подход к таким видам металат, которые будут представлены здесь, представляет собой сочетание обоих путей. Здесь, твердотельный синтез следует либо уменьшением в растворе в присутствии недорогого секвестрации аженскогоТ.С., такие как 1,4,7,10,13,16-гексаоксациклооктадекана (18-краун-6), или путем восстановления с щелочными металлами, в хелатной форме самого растворителя, без необходимости использования дополнительных изолирующих веществ, подобно тому, синтез [Na 4 (ен) 7] [Sn 9] 21. Наш второй подход также начинается с высокотемпературного синтеза, но это сопровождается solvothermal извлечения образующихся фаз (т.е. экстракции при повышенных температурах и давлениях) 22. В дальнейшем мы представим как синтетические подходы и некоторые из наших последних результатов при применении этих путей реакции.