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Erschienen in: Journal of Sol-Gel Science and Technology 1/2009

01.07.2009 | Original Paper

The molecular composition of non-modified and acac-modified propoxide and butoxide precursors of zirconium and hafnium dioxides

verfasst von: Gerald I. Spijksma, Gulaim A. Seisenbaeva, Andreas Fischer, Henny J. M. Bouwmeester, Dave H. A. Blank, Vadim G. Kessler

Erschienen in: Journal of Sol-Gel Science and Technology | Ausgabe 1/2009

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Abstract

Long-term storage at 0 °C of a paraffin-sealed flask with commercial 70 wt% solution of zirconium n-propoxide in n-propanol resulted in crystallization of an individual oxoalkoxide complex Zr4O(OnPr)14(nPrOH)2 in over 20% yield. The structure of this molecule can be described as a triangular Zr33-O)(OR)10(ROH) core of 3 edge-sharing octahedrons with an additional Zr(OR)4(ROH) unit attached through a pair of (μ-OR) bridges. Mass spectrometric and 1H NMR investigation of the commercial samples of the most broadly applied zirconium and hafnium n-propoxides and n-butoxides indicate the presence of analogous species in the commercial alkoxide precursors. The content of oxo-alkoxide species in the commercial precursors has been estimated to be ~20% for n-propoxide and ~35% for zirconium n-butoxide. A new route has been presented for synthesis of the individual crystalline mixed ligand precursor [Zr(OnPr)(OiPr)3(iPrOH)]2, from zirconium n-propoxide. A high yield has been observed (~90%), indicative of an almost complete precursor transformation. Mass spectrometry has shown that the synthesized mixed ligand precursor is dimeric, which makes it an attractive alternative to zirconium n-propoxide. Addition of 1 eq of Acetylacetone to zirconium or hafnium alkoxide precursors results in formation of dimeric [M(OR)3(acac)]2 in high yields. These species have limited stability (much higher for Hf than for Zr) and transform in solution into hydrolysis-insensitive M(acac)4 through very unstable M(acac)3(OR) intermediates containing 7-coordinated metal centers. This transformation can be followed kinetically in hydrocarbon solvents by 1H NMR and is noticeably accelerated by addition of parent alcohols. The obtained results clearly reveal limited applicability of EXAFS and XANES techniques for the study of such systems, especially in the context of structure prediction.

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Metadaten
Titel
The molecular composition of non-modified and acac-modified propoxide and butoxide precursors of zirconium and hafnium dioxides
verfasst von
Gerald I. Spijksma
Gulaim A. Seisenbaeva
Andreas Fischer
Henny J. M. Bouwmeester
Dave H. A. Blank
Vadim G. Kessler
Publikationsdatum
01.07.2009
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Sol-Gel Science and Technology / Ausgabe 1/2009
Print ISSN: 0928-0707
Elektronische ISSN: 1573-4846
DOI
https://doi.org/10.1007/s10971-009-1988-0

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