Synthesis, Crystal Structure, and Optical Characterization of Tellurium-Based Oxyfluoride Compounds
- 주제(키워드) Tellurium , Oxyfluoride , Crystal structure , Hydrothermal reaction , Optical properties
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 옥강민
- 발행년도 2026
- 학위수여년월 2026. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화학과
- 세부분야 해당없음
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000083292
- UCI I804:11029-000000083292
- 본문언어 영어
- 저작권 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록(요약문)
수열 합성법을 통해 무기 산화플루오린화 화합물인 Cd₂（TeO₃）F₂, Zn₂（TeO₃）F₂, CdTeO₂F（OH）를 합성하였다. 단결정 X-선 회절（SC-XRD） 분석을 통해 결정구조를 규명하였으며, Cd₂（TeO₃）F₂와 Zn₂（TeO₃）F₂는 사방정계 공간군인 Pnma로 CdTeO₂F（OH）는 단사정계 공간군인 C2/c로 결정됨을 확인하였다. 특히, CdTeO₂F（OH）는 Cd₂（TeO₃）F₂를 모체 화합물로 하여 온화한 수열 조건을 적용함으로써 수산화기가 구조 내에 안정적으로 도입된 결과물이다. M₂（TeO₃）F₂ （M = Cd, Zn）는 [MO₃F₃]⁷⁻ 팔면체와 [TeO₃]²⁻ 단위가 연결된 3차원 골격 구조를 형성하는 반면, CdTeO₂F（OH）는 [CdO₅F]⁹⁻와 [TeO₂F₂]²⁻ 단위로 구성되고 수소결합 상호작용에 의해 안정화된 준층상 구조가 나타난다. 세 화합물 모두 넓은 띠간격과 적절한 복굴절 값을 나타내며, 열무게 분석, 적외선 분광법, 복굴절 측정 및 DFT 계산을 통해 열적 및 광학적 물성을 추가적으로 분석하였다. 특히, CdTeO₂F（OH）의 층간 영역에서 나타내는 짧은 O∙∙∙O 거리와 무질서한 양성자 위치는 측정 가능한 양성자 전도성을 유발하며, 95% 상대습도 조건에서 최대 3.54 × 10⁻⁵ S∙cm⁻¹의 값을 나타내었고, 이는 Grotthuss 메커니즘과 일치한다. 본 연구는 제어된 합성 조건을 통해 Te 기반 산화플루오린화 이온의 기능적 범위를 광학 특성에서 양성자 전도 특성으로 확장할 수 있음을 보여주며, 혼합 음이온 무기 골격에서의 구조-물성 상관관계에 대한 새로운 통찰을 제공한다.
more초록(요약문)
Inorganic oxyfluoride compounds Cd₂（TeO₃）F₂, Zn₂（TeO₃）F₂, and CdTeO₂F（OH） were synthesized via hydrothermal synthesis. Their structures were determined by single-crystal X-ray diffraction （SC-XRD） analysis, revealing that Cd₂（TeO₃）F₂ and Zn₂（TeO₃）F₂ adopt the orthorhombic space group Pnma, while CdTeO₂F（OH） crystallizes in the monoclinic space group C2/c. Notably, CdTeO₂F（OH） was obtained by applying mild hydrothermal conditions using Cd₂（TeO₃）F₂ as the parent compound, resulting in the stable incorporation of hydroxyl groups into the framework. M₂（TeO₃）F₂ （M = Cd, Zn） forms a three-dimensional framework constructed from [MO₃F₃]⁷⁻ octahedra connected to [TeO₃]²⁻ units, whereas CdTeO2F（OH） adopts a pseudo-layered structure composed of [CdO₅F]⁹⁻ and [TeO₂F₂]²⁻ units, stabilized by hydrogen-bonding interactions. All three compounds exhibit wide optical band gaps and moderate birefringence, and their thermal and optical properties were further characterized by thermogravimetric analysis, infrared spectroscopy, birefringence measurements, and DFT calculations. Notably, the short O∙∙∙O distances and disordered proton positions within the interlayer region of CdTeO₂F（OH） give rise to measurable proton conductivity, with a maximum value of 3.54 × 10⁻⁵ S∙cm⁻¹ at 95% RH, consistent with the Grotthuss mechanism. This study demonstrates that the functional scope of Te-based oxyfluorides can be extended from optical properties to proton-conducting behavior through controlled synthetic conditions, providing new insight into structure-property relationships in mixed-anion inorganic frameworks.
more목차
1. Introduction 13
2. Experimental section 16
2.1. Materials 16
2.2. Synthesis 16
2.3. Measurements 17
3. Results and discussion 27
3.1. Structural descriptions 27
3.2. Thermal analysis 35
3.3. Fourier Transform infrared （FT-IR） 38
3.4. Electrochemical impedance spectroscopy （EIS） 40
3.5. UV-vis spectroscopy 42
3.6. Calculations 44
3.7. Birefringence 47
4. Conclusions 50
5. References 51
