Keggin型Mo(V)/W-O簇基光催化材料的制备及性能研究

来源 :吉林建筑大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhonghuiling2009
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多金属氧酸盐(POMs)是由W、Nb、V、Mo等过渡金属和氧原子形成的具有笼状结构的多核簇合物,在金属—氧簇科学中占有十分重要的地位。Keggin型Mo(V)/W-O簇基杂化材料作为簇科学的重要分支之一,且具有表面负电荷高、极性溶剂中溶解性高、分子量大和可调配、易组装的结构等特点,在荧光、催化、电化学、医药和磁学等方面展现出良好的性能而具有广泛的应用前景。本文利用Mo(W)酸及盐、五氧化二钒、过渡金属盐和芳香性含氮有机配体,在水热条件下合成了五种具有新颖结构的簇基无机—有机杂化材料。经X-射线单晶衍射确定晶体结构,利用元素分析、IR、XRD、XPS、UV、TG等对其结构进行表征。初步研究了它们的DMSO溶液的荧光性质,并用罗丹明B和亚甲基蓝模拟工业污水中的有机污染物验证了光催化的性能。5种Mo(Ⅴ)/W-O簇基无机—有机杂化材料的结构式如下:1.{([Cu(2,2’-bpy)2]2[PMo8V6O42])[Cu(2,2’-bpy)]}·2H2O(1)2.{[Cu(2,2’-bpy)2]2[SiMo10V4O42]}[Cu0.5(2,2’-bpy)](2)3.{[PMo12O40(VO)2][V(C2N3H3)4]2}·H2O(3)4.[Cu(phen)2]4[SiW12O40](4)5.[H3PW12O40]2[miz]4(5)其中:2,2’-bpy=2,2’-bipyridine(2,2’-联吡啶),miz=Imidazole(咪唑),C2N3H3=1,2,4-Triazole(1,2,4-三氮唑),phen=1,10-phenanthroline(1,10-邻菲罗啉)。化合物1-5均为Keggin型簇基杂化材料。其中1、2和3为非经典的二帽Keggin型钼—钒—氧簇合物及其簇聚物,均为首次合成。化合物1以过渡金属配合物阳离子双支撑的簇阴离子{[Cu(2,2’-bpy)2]2[PMo8V6042]}-为建筑单元,由[Cu(2,2’-bpy)]+配合物阳离子连接成一维的链状结构;化合物2为支撑结构,两个[Cu(2,2’-bpy)2]2+通过两个{VO}帽上的端氧与簇阴离子连成[Cu(2,2’-bpy)2]2[SiMo11V3O42]0.5-双支撑的结构,[Cu0.5(2,2’-bpy)]0.5+充当平衡阳离子;化合物3的结构的新颖之处在于[PMo12O40(VO)2]8-簇阴离子与[V(C2N3H3)4]4+配合物阳离子形成二维层状结构。化合物4和5为Keggin型钨—氧簇合物。化合物4是由一个Keggin型簇阴离子[SiW12O40]4-和四个[Cu(phen)2]+配合物阳离子组成,通过大量的氢键作用将簇阴离子与配合物阳离子连接成稳定的三维超分子结构;5是由两个Keggin型簇阴离子[PW12O40]4-和四个咪唑形成的典型无机-有机超分子杂化材料,两个Keggin型簇阴离子的差别仅在于键长和键角略有不同。通过对材料结构的表征研究,探索了簇基材料的合成规律,考察了原材料的选择及配比、反应体系的pH值、反应时间和温度对材料的形成及结构的影响。研究了化合物1、2、4和5的液体荧光性能;并利用亚甲基蓝(MB)和罗丹明B(RhB)模拟工业废水中的有机污染物,在不同pH值条件下,研究了簇基材料1、3、4和5光催化降解活性,初步探索了材料的组成、结构和模拟物的种类对光催化性能的影响,为簇基光催化剂的应用提供了理论依据。
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