双齿有机胺配体构筑的钒酸基配合物的合成及催化性能

来源 :渤海大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mzhou2009
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为了合成具有多样结构和良好催化性能的多酸基配位化合物,本论文主要选用具有双齿配位特征的有机胺类配体及衍生物,乙二胺(en)和3,5-双(1,2,4-三氮唑-1-基)苯甲腈(DTCN)作为有机配体,合成了四个钒酸基或含有钒的多酸基配位化合物;并配合物的结构进行了表征和详细的描述。此外,我们还对所合成配合物的光催化、电催化等性质做了初步的探究;同时,对配合物选择性催化氧化硫醚类化合物的性能做了深入的探究。1.首先,在含有NH4VO3的溶液中,我们选取含有双齿N-质子配位基团的有机胺配体,3,5-双(1,2,4-三氮唑-1-基)苯甲腈(DTCN)作为配体,通过调整金属离子的种类、p H和原料配比等手段,与钒酸结合,利用水热合成方法并借助配体原位转化的过程,来合成钒酸基配位化合物,成功地得到了配合物1和2:[Co(HDTBA)V2O6](1)[Ni(H2O)(DTBA)2V2O4(OH)2]·4H2O(2)DTBA=3,5-双(1,2,4-三氮唑-1-基)苯甲酸在两种配合物的合成过程中,含氰基的DTCN配体均发生了原位转化,生成含羧基的3,5-双[(1,2,4)三氮唑-1-基]苯甲酸(DTBA)配体,并且新的配体DTBA参与了配合物结构的形成。配合物1是三维框架结构。四核的钒氧簇[V4O12]4-与金属Co(II)离子以一种新的方式相互连接,形成一个二维的Co-O-V层状结构;DTBA利用双齿三氮唑基团上的N原子,使这些Co-O-V层进一步地连接,形成了配合物1的三维结构。在配合物2的结构中,双核的钒氧簇[V2O4(OH)2]2-,通过与DTBA配体共用羧基氧原子的方式,由两个DTBA配体共价修饰着;随后,金属Ni(II)离子通过与DTBA中的三氮唑基团中的N原子配位,从而形成配合物2的二维结构。催化性能表明,两种配合物对抗坏血酸(AA)的电催化氧化,表现出一定的活性;同时,配合物1对结晶紫(CV)、亚甲基蓝(MB),表现出较好的催化降解活性。除此之外,两种配合物均可作为非均相催化剂,对硫醚类化合物的选择性氧化,具有较好的催化性能,在短时间内,具有较高的转化率和选择性。2.在NH4VO3的反应体系中,继续以具有双齿配位特征的DTCN为有机配体,同时引入第二种双齿有机胺配体乙二胺,并调整反应体系的原料,如引入磷酸或经典的Keggin型多酸[PW12O40]3-,旨在合成结构更为新颖的含有钒酸的配合物,从而合成了两种钒酸基或含钒的多酸基配合物3和4:(H2en)2(Hen)[VⅢ(H2O)2(VⅣO)8(OH)4(HPO4)4(PO4)4(H2O)2]·2H2O(3)[(H2DTBA)2](VW12O40)·2H2O(4)在配合物3的结构中,双齿配体DTCN不仅没有发生原位转化,而且也没有出现在最后的结构中。但意想不到的是,另一个双齿配体乙二胺和磷酸根,以及钒共聚形成了一个新的钒酸基配合物。配合物3具有三维框架结构。主要的结构特征是,四个{VIVO4}簇和四个{PO4}根交替共聚,形成一个环状的结构单元;随后,每两个相邻的环状单元,通过共顶点的方式彼此相连,形成波浪状的二维结构;层与层之间,经{V(H2O)2}的连接,形成了三维结构。在配合物4的合成中,不仅发生了DTCN配体到DTBA配体的原位转化过程,而且[PW12O40]3-多酸阴离子也原位生成了[VW12O40]4-阴离子,实现了配体和多酸的双重原位转化。在配合物4的结构中,DTBA配体和结晶水分子形成了超分子环;随后,超分子环与[VW12O40]4-阴离子之间,存在氢键作用,从而进一步形成了配合物4的三维超分子结构。两种配合物的催化性能表明,配合物3不仅对CV具有较好的光催化降解效果,而且对硫醚类化合物的选择性氧化具有较好的催化性能。此外,配合物4在对MB和CV的降解过程中,均具有一定的光催化活性。
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