以{BW12}为建筑块的杂化材料的合成、结构与性质研究

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mzh18277648
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Keggin结构是人们最为熟知的经典结构之一,由于其表面富含许多桥氧及端氧,更倾向与不同的金属及配合物形成新颖的结构,这类化合物在化学、材料和医学等领域具有广泛的应用。其中{BW12}单元的表面电荷密度高,配位能力强更容易与金属离子形成多功能复合型功能材料。因此本文采用水热法合成了9种基于{BW12}Keggin结构多金属氧酸盐的有机-无机杂化物,通过元素分析、IR、TG、UV和X-射线单晶衍射对晶体结构进行了表征,确定其分子式为:(H2bibp)2[bibp{Cu(bipy)(bibp)}2{Cu(bipy)Cl}2{BW12040}2]·3H2O(1)[{Cu(bipy)2}{Cu(bipy)(Hbtb)}{BW12O40}](2)[{Cu(bipy)2}2{Cu(bipy)(Hbib)}2{BWl2O40}]2H2O(3)[{Cu(bipy)2}4{Cu(bih)2}{BW12O40}2](4)[Zn(bipy)3]1.5[{Zn(bipy)2(H2O)}{BW12040}}]·0.5H2O(5)[Co(bipy)3]1.5[{Co(bipy)2(H2O)}{BW12O40}}](6)[Ni(bipy)3]2[HBW12040]·H2O(7)[Cu(bipy)2]2{HBW12O40}](8)[Cl{Cu(bipy)2}2][{Cu(bipy)2}{BW12O40}](9)(bipy=2,2’-bipyridine, bibp=4,4’-bis(imidazolyl)biphenyl,btb=1,4-bis(1H-1,2,4-triazol-1-yl)benzene, bib=1,4-bis(1-imidazoly)benzene,bih=1,6-Bis(imidazoly)hexane)X-谢线单晶衍射分析表明:化合物1-9都是以[BW12O40]=5为结构单元的配合物。化合物1-4是双配体修饰的化合物,在化合物1中,每个[BW12O40]5-簇阴离子作为双齿配体连接两种不同配位方式的铜离子:Cu1和Cu2是五配位,两个{BW12}单元连接四个Cu2+和两个bibp配体,形成一个孔状结构,其孔径为19.188×25.841A2。两个相邻的结构单元通过{Cu-bibp-Cu}单双桥交替连接构成Z字形一维链。这些一维链通过面对面π-π堆积作用形成二维超分子层,二维层通过氢键作用进而形成三维六边形孔道结构。化合物2中两个相邻的结构单元则通过{Cu-btb-Cu}单桥连接构成了相互缠绕的一维链结构,通过超分子作用形成二维、三维结构。化合物3中的每个[BW12O40]5-簇阴离子通过{Cu(2,2’-bipy)(bib)}构成一个双聚体,从ac面来看,这个双聚体像一个“吊坠”的结构,许多相邻的结构单元通过氢键作用构成一维链,通过超分子作用进而形成三维网络结构。化合物4中相邻的[BW12O40]5-多阴离子通过{Cu(bimh)2}连接,许多这样的结构单元通过超分子作用构成一维链,通过π-π堆积形成二维平面,二维平面通过超分子作用进一步形成三维四边形孔道结构。化合物5和6为同构化合物,每个[BW12O40]5集群通过端氧与[Zn(2,2’-bipy)2(H2O)]2+片段连接,[Zn(bipy)2(H2O){BW12O40}]3-部分中的锌原子采取稍微扭曲的八面体几何构型,与来自两个bipy的四个氮原子进行配位,通过超分子作用形成二维、三维结构。化合物7是由[BW12O40]5-簇阴离子,2个[Ni(2,2’_bipy)3]2+构成的超分子结构,通过超分子作用形成二维平面。化合物8是由一个[BW12O40]5-簇阴离子2个[Cu(2,2’-bipy)3]2+构成的,每个多阴离子通过Cu-O键构成无限的一维链。化合物9是由[BW12O40]5-簇阴离子,1个[Cu(2,2’-bipy)2]2+基团和[Cl{Cu(2,2’-bipy)2}2]3+碎片构成的,相邻的结构单元通过超分子作用构成二维结构。通过循环伏安法对合成化合物的电化学、电催化性质进行了研究,结果表明,化合物均具有三对氧化还原峰,都可归属W(Ⅵ)的还原,同时对H2O2的还原具有电催化作用。以罗明丹B染料的降解为探针反应,研究了合成化合物的光催化活性,结果表明,其降解率(1-C/Co)分别为94.18%,90.64%,91.5%,95.2%,88.9%,90.2%,94.2%,90.4%和93.1%,说明合成化合物是降解罗明丹B染料污染的优异光催化材料,对环保具有重要的作用。
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