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钛氧材料在光降解、光催化以及光电转化方面都有较为广泛的应用。镧系元素掺杂与有机功能小分子修饰的钛氧簇由于其优良的光致发光和光催化性能受到广泛的关注。钛氧簇是一种类似于二氧化钛却拥有离散结构的分子化合物,是水热合成Ti02纳米材料过程中水解得到的中间产物,其明确的结构为钛氧材料的深入研究提供了依据。因此,对于钛氧簇的合成方法、结构和性质的研究备受科学家的关注。目前,关于钛氧簇的研究主要集中于有机功能配体的引入和过渡金属的掺杂,而关于稀土掺杂钛氧簇的报道却不多,且大多为十核以下的小簇,关于稀土掺杂钛氧簇的报道也主要局限于对结构的研究,对其性能的探索还不够。本论文选用稀土元素和有机小分子配体,合成新型有机-无机杂化钛氧簇,对稀土掺杂钛氧簇的光学及催化性质进行了研究。本文的工作主要包括以下三个方面:(1)本文首先对近几年钛氧簇结构和应用的发展进行简要的介绍;然后对钛氧簇合物在光催化降解、光电转化等方面的应用进行了概述。(2)通过简便的溶剂热法,合成了三个不同稀土金属掺杂的LnTi11簇合物[LnTi11O16(NO3)2(OiPr)17]·3H2O[Ln=Sm(1),Eu(2),Gd(3)]。这些化合物均为 LnTi11笼状结构。化合物2拥有Eu(Ⅲ)的荧光特性,由于TiO簇中光诱导Ti(Ⅲ)离子的存在,荧光在光照射下猝灭,并可氧化复原。化合物2可在荧光标记和定向催化的应用中作为前驱体。化合物1-3制备的基板均具有良好的光催化降解染料的性能,经1,10-邻菲啰啉处理后的基板2的荧光强度显著增强。这为镧系元素掺杂钛氧化合物的应用进行了开创性探索。(3)通过一步溶剂热法,成功将1,2,3,4-丁烷四羧酸和椅式结构的1,4-环己烷二酸分别引入钛氧簇中,合成了结构较为新颖的[Ti10O3(BTCA)(OiEt)17]·3H2O(4)和[Ti10O4(CHDA)4(OiPr)17]·3H2O(5),化合物4具有快速成胶及光致胶体变色特性。化合物4的二氯甲烷溶液制得的膜为长为10μm空心微米管。化合物可光催化降解有机染料,将晶体作为前驱体制备的有机无机杂化薄膜电极具有较好的光电响应性能。