meso-四(4-N-甲基吡啶基)卟啉-金属-氧簇超分子化合物的光谱及电催化氧还原行为研究

采用紫外可见吸收光谱研究了meso -四 ( 4 -N -甲基吡啶基 )卟啉 (M1 TMPyP ,M1 =H2 ,Zn)阳离子与金属-氧簇阴离子 (SiW1 2 O40 4 - )在水溶液中的光谱行为 .光谱演变及Job′s图表明M1 TMPyP与SiW1 2 O40 4 - 在水溶液中可形成相对稳定的 1∶1的超分子化合物。溶液的紫外可见吸收谱图明显不同于未相互作用的反应物吸收谱图的加和 ,表明有新化合物生成 ,且卟啉的发色团与SiW1 2 O40 4 - 通过静电发生强相互作用 ,同时考察了化学计量为1∶1的 [CoTMPyP][SiW1 2 O40 ]超分子化合物的电催化氧还原活性及其稳定性 ,表明该类超分子化合物有望成为新一类的催化氧还原的修饰电极材料。     

基于Keggin型金属氧簇与含氮有机配体自组装超分子化合物的晶体结构和电化学研究

通过水热方法合成了超分子化合物(H2bbi)2(SiW12O40).H2O.单晶X射线衍射分析表明化合物结晶于三斜晶系,P-1空间群.化合物中的两种亚单元通过氢键作用形成了超分子结构.此外,循环伏安法研究结果表明了化合物展示3个连续的双电子还原过程.     

基于金属氧簇和铜-四氮唑配合物构建的空旷骨架:合成、结构及性能

在水热条件下,通过CuCl2 6H2O、5-(2-吡啶基)-四唑与不同的金属氧簇阴离子反应,合成了3个基于金属氧簇与铜-四氮唑构建的空旷骨架:Cu4(2-ptz)4(H2O)7SiW12O40 4H2O(1),Cu5(2-ptz)6(OH)(H2O)3PW12O40 H2O(2),Cu9(μ-O)6(2-ptz)6(H2O)9(H6P2W18O62)3H2O(3)(2-ptz=5-(2-吡啶基)-四唑),并通过元素分析、红外光谱、热失重曲线、紫外-可见光谱、粉末衍射和单晶X射线衍射等手段进行了表征.结构分析表明:它们均为三维结构.化合物1是由分立的Z字形的Cu-(2-ptz)配合物单元与412 40SiW O-簇阴离子连接而成;化合物2是由二维的Cu-(2-ptz)网络与312 40PW O-簇单元桥连形成的;化合物3则是一个不常见的基于一维Cu-(2-ptz)链与62 18 62P W O-簇单元构建的.磁性研究结果表明:化合物1和2表现出反铁磁性,而化合物3表现出不常见的亚铁磁性.     

甘氨酸的杂多酸超分子化合物的合成及性质研究

首次合成了甘氨酸的Keggin结构杂多酸超分子化合物(HGly)3[PW12O40]·5H2O(HGly)4[SiW12O40]·4H2O,用元素分析,IR,UV,TG-DTA,XRD和NMR等方法对标题化合物进行了表征,并讨论了它们的合成条件及结构特性.     

基于Keggin型多金属氧簇与含氮杂环有机分子构筑的有机-无机杂化化合物

在水热条件下合成了两个Keggin型多金属氧簇构筑的有机无机杂化化合物:[CuⅠ(2,2'-bipy)2]{[CuⅠ(2,2'-bipy)2]2][PW12O40]}·4H2O(1)和{[(H3bpdc)3][PW12O40]·H2bpdc}·2H2O(2),并通过元素分析、红外光谱、热失重曲线和单晶X-射线衍射等手段确定了其组成和结构。化合物1属于单斜晶系,P2(1)/n空间群,化合物2属于三斜晶系P 1空间群。化合物1中2,2'-联吡啶-3,3'-二羧酸(H2bpdc)经原位脱羧反应形成{[CuⅠ(2,2'-bipy)2]2[PW12O40]}—阴离子和[CuⅠ(2,2'-bipy)2]+配位阳离子,并通过氢键和π-π堆积作用形成一维链状结构。化合物2中多酸阴离子和H2bpdc有机组分通过氢键和静电引力形成三维超分子网络。电化学研究表明,两种化合物都存在三步氧化还原过程。     

铜-有机多酸配合物[CuⅠ(2,2'-bipy)2]{[CuⅡ(2,2'-bipy)2]2(BW12O40)}·4H2O 的原位合成、晶体结构与表征

在水热条件下,K5BW12O4·nH2O,CuSO4·5H2O,2,2'-联吡啶-3,3'-二羧酸在水溶液中进行原位反应,得到一维链状化合物[CuⅠ(2,2'-bipy)2]{[CuⅡ(2,2'-bipy)2]2(BW12O40)}·4H2O,并对其进行了元素分析,IR,TG,CV和单晶X射线衍射表征.结果表明,化合物属于单斜晶系,P21/n空间群,晶胞参数a=1.88365(14)nm,b=2.04178(15)nm,c=2.16724(16)nm,α=90°,β=96.6720(10)°,γ=90°,V=8.2786(11)nm3,Z=4,Dc=3.255 g/cm3,R1=0.0575,wR2=0.1073.化合物分子结构单元由1个铜-有机多酸阴离子{[CuⅡ(2,2'-bipy)2]2(BW12O40)}-,1个配位阳离子[CuⅠ(2,2'-bipy)2]+,4个结晶水分子构成.化合物分子通过氧键和π-π堆积作用形成二维超分子体系.电化学研究表明,化合物存在三步氧化还原过程.     

四核环状钒氧酸三邻菲罗啉合锌合成, 单晶结构及电化学行为

本文用VOSO4在水溶液中合成了四核环状钒氧阴离子和三邻菲罗啉合锌阳离子组成的盐晶体[Zn(Phen3]2[V4O12].16H2O,晶体属P1空间群, a=1.3523(6), b=1.4803(5),c=1.2587(7)nm, α=112.37(3), β=105.89(4), γ=83.75(4)°, R=0.068。单晶结构解析表明, 标题化合物中钒氧阴离子的空间结构与以往用V2O5合成所得的阴离子相同。此外, 还用循环伏安法研究了钒氧阴离子[V4O12]^4^-在反应中的氧化还原性能。     

铁-谷氨酸-硅钨酸三元配合物作为高活性非均相类Fenton催化剂降解4-氯酚

Fenton氧化法通过Fe2+离子催化分解H2O2产生羟基自由基,能够氧化降解绝大多数有机污染物.但是传统的均相Fenton氧化法使用高浓度二价铁盐作为催化剂,催化剂不便于回收利用,而且还会引发新的环境问题.另外,均相Fenton氧化法通常需要在pH约为3的酸性条件下进行,在较高pH条件下,有机物氧化降解速率降低,同时铁盐水解产生铁泥.文献报道了一些含铁固体材料作为非均相类Fenton催化剂,能够解决催化剂回收和重复利用问题,但是许多固体催化剂仍然只在酸性条件下表现出较高催化活性.多金属氧簇是除过渡金属氧化物之外的一类光催化剂.近年来,多金属氧簇在Fenton氧化过程中的应用开始受到关注.可以预计,含铁的多金属氧簇固体化合物有可能同时具有类Fenton催化活性和光催化活性.本文以三价铁盐(FeI I)、谷氨酸(Glu)和硅钨酸(SiW)为原料在水溶液中合成了一种不溶性的三元固体配合物FeШGluSiW,并用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、热重分析(TG)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FE-SEM)对FeШGluSiW进行了表征.根据ICP-AES, TG和FT-IR结果推断, FeШGluSiW可能的化学组成为[Fe(C5H8NO4)(H2O)]2SiW12O40·13H2O,其中含有铁、谷氨酸根单元和Keggin结构的SiW12O404?阴离子. FE-SEM和XRD测试结果表明, FeШGluSiW是由结晶度较低、尺寸为100–200 nm的无规则颗粒组成,并含有无定形相.通过考察在自然初始pH 6.5条件下100 mg/L 4-氯酚(4-CP)在FeШGluSiW(1.0 g/L)/H2O2(20 mmol/L)体系中的氧化降解反应,我们发现在暗态和光照条件下,4-CP完全降解所需时间分别为40和15 min,延长反应时间至2 h,总有机碳(TOC)去除率分别达到27%和72%.结果表明, FeШGluSiW具有很高的催化活性,而且在光照条件下活性更高.进一步研究发现, FeШGluSiW在pH 3–6.5范围内均表现出高的催化活性,而且在酸性条件下活性更高.用ICP-AES测定Fe元素在溶液中的析出量,证实4-CP氧化降解主要发生在固体催化剂表面.在反应体系中加入正丁醇能显著抑制4-CP降解,说明4-CP降解反应涉及羟基自由基的氧化作用.在光照反应条件下,催化剂颜色明显变深,表明光照条件下的反应机理涉及催化剂中SiW12O404?阴离子的还原.考虑到催化剂中含有谷氨酸根和SiW12O404?杂多阴离子,推测H2O2有可能通过氢键吸附于催化剂表面,这可能是FeШGluSiW表现出高催化活性的重要原因.结合文献报道的含铁固体材料类Fenton催化机理和多金属氧簇光催化机理,可以很好地解释4-CP降解反应实验结果.在暗态条件下, FeШGluSiW的催化机理归因于催化剂表面FeII的氧化还原循环FeII?FeI,即H2O2分子在催化剂表面分解产生羟基自由基,从而导致4-CP氧化;而在光照条件下,除了催化剂中FeI I的类Fenton催化作用之外,催化剂中SiW12O404?杂多阴离子的光催化作用同时发生,导致4-CP降解速率加快.在光催化过程中,4-CP可以被激发态SiW12O404?直接氧化,也可以被激发态SiW12O404?与H2O相互作用产生的羟基自由基氧化.被还原的杂多阴离子可以被O2氧化,也可以被H2O2氧化,因而H2O2的存在也促进了FeШGluSiW的光催化作用.     

Cu-ZSM-5分子筛上[Cu-O-Cu]~(2 )物种的原位红外光谱研究

通过原位监测Cu－ZSM－5分子筛的振动红外光谱随温度及不同处理条件的变化情况，观察到［Cu－O－Cu］2＋物种的形成过程，即两个Cu（OH）＋在脱水过程中经二聚形成［Cu－O－Cu］2＋.低交换度样品开始产生［Cu－O－Cu］2＋物种所需脱水温度较高,通过观察不同处理条件对［Cu－O－Cu］2＋的影响，说明Cu2＋是通过脱出［Cu－O－Cu］2＋中的超晶格氧而被还原为Cu＋,较高温度时［Cu－O－Cu］2＋中的超晶格氧能与气相中的氧达到某种平衡.超晶格氧的脱出性能是影响Cu－ZSM－5分子筛上铜价态变化的重要因素．     

簇合物{[Ni(enMe)2][SiW12O40]}[Ni(enMe)2(H2O)2]2·3H2O的水热合成及晶体结构

用水热法合成出一种新的一维链状簇合物{[Ni(enMe)2][SiW12O40]}[Ni(enMe)2(H2O)2]2·3H2O, 并对其进行了元素分析、IR谱、TGA及X射线单晶衍射等系列表征. 该晶体属于单斜晶系, 空间群C2/c, a=1.2656 nm, b=2.20656(4) nm, c=2.26763(4) nm, β=92.078°, V=6.32852(16) nm3, Z=4, Dc=3.801 g/cm3, μ=2.271 mm-1, F(000)=6512, R1=0.0549, wR2=0.1087. 在该化合物中, 具有α-Keggin结构的聚阴离子簇[SiW12O40]6-之间通过配位阳离子[Ni(enMe)2]2+桥连成一维无限链状结构, 另一种配位阳离子[Ni(enMe)2(H2O)2]2+和水分子填充在结构中, 通过分子间的氢键作用将该化合物拓展为三维网状结构.     

Polynuclear complexes of main group and transition metals with polyaminopolycarboxylate and polyoxometalate

Six supramolecular compounds constructed by main group and transition metals, polyoxotungstates (SiW(12)O(40)(4-)) and trans-N,N,N',N'-1,2-cyclohexanediaminotetraacetic acid (H(4)CyDTA), (NH(4))(3)[Ni(4)Na(H(2)O)(10)(CyDTA)(2)][SiW(12)O(40)]·10H(2)O (1) (NH(4))(2)[Cu(3)Na(2)(HCyDTA)(2)(H(2)O)(13)][SiW(12)O(40)]·5H(2)O (2), (NH(4))(2)[Zn(5)(CyDTA)(2)(H(2)O)(16)][SiW(12)O(40)]·8H(2)O (3), (NH(4))(4)[Cd(4)(CyDTA)(2)(H(2)O)(8)][SiW(12)O(40)]·6H(2)O (4), (NH(4))(4)[Sr(3)(HCyDTA)(2)(H(2)O)(14)][SiW(12)O(40)]·2H(2)O (5) and [Ca(4)(H(2)CyDTA)(2)(H(2)O)(22)][SiW(12)O(40)]·8H(2)O (6), were synthesized in aqueous solution and characterized by IR spectroscopy, thermogravimetric analysis and single-crystal X-ray diffraction techniques. Single-crystal structure analyses indicate they are constructed by the complexes with different nuclearity and polyoxometalates. In the sequence of Ni, Cu, Zn the nuclearity of the homometallic complex units increases from 2 to 5. Cadmium ions gives a tetranuclear complex with a compact structure. In 5 and 6 the main group metal ions and CyDTA form polymeric chains. CyDTA exhibits rather different coordination patterns to main group metal ions and transition metal ions due to their ionic radii and electronic configuration. The complex units and polyoxometalates arrange in different patterns due to the different shapes of the complex units. The compounds exhibit different thermal decomposition processes and the formation of compounds 3 and 4 quenches ligand-centered emissions and gives a ligand-to-metal emission. The study on various temperature susceptibilities of 1 and 2 shows that there is an antiferromagnetic coupling in the two compounds but coupling patterns are different.     

多阴离子和铜磷酸盐为基元的杂化材料的合成、结构和性质

本文采用水热法合成了一个新的金属有机-无机杂化化合物 [Cu₄(phen)₄(HPO₄)₂(H₂O)₂(OH)₂][HPMo₁₂O₄₀]·H₂O (1) ( phen=邻菲咯啉)。通过元素分析、红外光谱、热重分析、X-射线单晶衍射对其进行了结构表征。化合物1是由四核铜磷酸盐、Keggin阴离子和晶格水分子组成。四核铜磷酸盐和多阴离子之间通过弱的M…O相互作用形成二维结构(M=Cu, Mo), 该二维结构通过氢键和π-π相互作用形成三维超分子框架,还对化合物1的电化学和电催化性质进行了研究。     

Synthesis, Crystal Structure and Photocatalytic Properties of a Supramolecular Assembly Based on Keggin Polyoxotungstate

A new supramolecular compound (4,4'-bipyH)4[SiW12O40](4,4'-bipy) (4,4'-bipy = 4,4'-bipyridine) was synthesized hydrothermally and characterized by single-crystal X-ray diffraction and IR spectrum. The crystallography analysis for the title compound reveals that the crystal crystallizes in monoclinic, space group C2/m with a = 22.2767(12), b = 21.1879(11), c = 15.6942(8) , β = 97.068(3)°, V = 7351.3(7) 3, C50H44N10O40SiW12, Mr = 3659.24, Z = 4, Dc = 3.306 g/cm3, F(000) = 6544, GOOF = 1.137, R = 0.0577 and wR = 0.1579. The title compound consists of a discrete Keggin-type [SiW12O40]4- anion, one 4,4'-bipy and four protonated (4,4'-bipyH)+ cations. The [SiW12O40]4- anion and protonated 4,4'-bipy are connected to form a supramolecular structure by hydrogen bonds. Meanwhile, the title compound exhibits good photocatalytic activity for color degradation of Rhodamine-B dye solution under visible-light irradiation.     

H_2O-DMSO体系中联吡啶甲基化及其钨硅酸盐的形成

以Keggin型钨硅酸H_4[SiW_(12)O_(40)]·24H_2O和MN~(2+)为原料,4,4′-联吡啶(4,4′-bipy)为有机前驱体,水和二甲基亚砜(DMSO)为混合溶剂,在水热条件下,4,4′-bipy发生N-甲基化,并与DMSO共同修饰[SiW_(12)O_(40)]~(4-)阴离子,形成了1个钨硅酸盐基无机-有机杂化化合物(CH_3)_2bipy)((CH_3)_2SOH)_2[SiW_(12)O_(40)].通过元素分析、红外光谱(IR)、热重(TG)及X-射线单晶衍射分析对该化合物进行了表征,初步探讨了该化合物的形成条件,并研究了其在水溶液中的电化学性质及其对H_2O_2还原的电催化活性.     

[M(2,2'–bpy)2]2SiW12O40（M=Mn,Co;bpy=联吡啶）的合成、结构及其电催化水产氧性能

用水热法合成了过渡金属联吡啶配阳离子硅钨杂多酸:[M(2,2’-bpy)2]2SiW12O40(M=Mn(1)和M=Co(2)),采用红外光谱、元素分析、热重和单晶X射线衍射对其进行了表征。结果表明,化合物1和2是异质同构体,具有二维格子框架结构。初步研究了2种化合物的电催化H2O析出O2性能,发现化合物1对电催化H2O析出O2有一定的催化作用。     

Application of tetrazole-functionalized thioethers with different spacer lengths in the self-assembly of polyoxometalate-based hybrid compounds

Three metal-organic networks based on Keggin-type polyoxometalates (POMs) have been hydrothermally synthesized by tuning the spacer lengths of bis(tetrazole)-functionalized thioether ligands and structurally characterized: [Cu(4)(bmtm)(4)][SiW(12)O(40)]·2H(2)O (1), [Cu(4)(bmte)(3.5)][SiW(12)O(40)] (2), and [Cu(4)(bmtp)(4)][SiW(12)O(40)] (3) [bmtm = 1,1'-bis(1-methyl-5-mercapto-1,2,3,4-tetrazole)methane, bmte = 1,2-bis(1-methyl-5-mercapto-1,2,3,4-tetrazole)ethane, and bmtp = 1,5-bis(1-methyl-5-mercapto-1,2,3,4-tetrazole)pentane]. The spacer lengths and sulfhydryl of bis(tetrazole)-functionalized thioether ligands play important roles in the final framework formation, as shown by X-ray diffraction analysis. In compound 1, with the connection of a N,S bridge of bmtm, two kinds of binuclear Cu(I) units are formed and linked to construct a one-dimensional (1D) chain. The [SiW(12)O(40)](4-) (SiW(12)) cluster provides four terminal O atoms linking four binuclear units to generate a two-dimensional layer with (8(3))(2)(8(5)·10) topology. In compound 2, centrosymmetric octameric moieties composed of two equivalent tetrameric Cu(I) units are bridged by bmte ligands to form a 1D chain. The SiW(12) clusters show an unusual (2,8)-connected mode to connect with the 1D chain and construct a four-connected three-dimensional (3D) network with 5(3)·6(2)·7 topology. Compound 3 exhibits a rare 3D host framework with a type of large cavity and two types of small windows. The SiW(12) clusters as templates are strongly cemented into the large cavities and completely encircled by small windows. Furthermore, the compound 2 bulk-modified carbon-paste electrode (2-CPE) displays good electrocatalytic activity toward the reduction of nitrite.     

Keggin型缺位硅钨杂多阴离子的电化学性质及电催化还原H2O2

应用循环伏安、方波伏安和交流阻抗法研究了Keggin型缺位硅钨杂多阴离子SiW11O398-(SiW11)在0.1mol.L-1NaHSO4+Na2SO4溶液中的电化学性质及其对H2O2还原的间接电催化作用.结果表明,SiW11的酸性水溶液在玻碳(GC)电极上显示两对可逆的还原-氧化波,对应的电荷迁移数均为1,且有2个质子参与反应.根据第1对波的还原峰电流与扫描速率平方根关系得到SiW11在溶液中的扩散系数DO为8.92×10-6cm2.s-1.SiW11对H2O2的还原具有明显的电催化活性,催化峰电位随溶液pH的降低而正移,峰电流增大.质子H+在催化反应中起协同促进作用.实验测定该电催化过程的均相准一级反应速率常数为0.30 s-1.SiW11电催化还原H2O2的机理被认为是经过形成所谓"七配位过氧化物"而发生的.     

A Novel Optical Complex between an Organic Substrate and a Polyoxometalate. Crystal and Molecular Structure of alpha-H(4)SiW(12)O(40).4HMPA.2H(2)O (HMPA = Hexamethylphosphoramide)

A solvated complex of alpha-H(4)SiW(12)O(40).4HMPA.2H(2)O composed the heteropolytungstate alpha-H(4)SiW(12)O(40) and the organic substrate hexamethylphosphoramide (HMPA) has been synthesised, purified, and characterized. The electronic spectra (lambda = 220-500 nm) as well as the (1)H NMR spectra for the title compound dissolved in CD(3)CN establish that this complex dissociates into free SiW(12)O(40)(4)(-) and HMPA moieties in solution unless the organic substrate HMPA is present in very high concentrations. The solid reflectance electronic spectra and IR spectra indicate that there is interaction between the alpha-H(4)SiW(12)O(40) and the organic substrate. The complex has no photosensitivity under irradiation of sunlight, but under the near-UV light result in a charge transfer by oxidation of the HMPA and the reduction of the polyoxometalate. Light yellow polyhedrons of the title compound crystallize from the aqueous solvent of acetonitrile and aqueous solution as the formula of alpha-H(4)SiW(12)O(40).4HMPA.2H(2)O in the monoclinic, space group P2(1). The unit cell has a = 12.791(3) ?, b = 22.103(6) ?, c = 15.532(4) ?, beta = 102.860(10) degrees, and Z = 2. From the bond-valence parameters, it was found that the four hydrogen atoms of the polyoxometalate were combined with the N atoms of the four HMPA respectively. The title compound shows a certain second-order and third-order nonlinear optical response of I(2)(omega) = 0.7I(2)(omega)(KDP) and chi((3)) = 2.63 x 10(-)(11) esu, respectively.     

不同前驱体制备的Mn-H4SiW12O40/SiO2 催化剂对二甲醚催化氧化制取甲缩醛反应性能的影响

采用浸渍法分别用硫酸锰、醋酸锰、氯化锰和硝酸锰为原料制备了Mn-H4SiW12O40/SiO2 杂多酸催化剂。在常压连续流动固定床反应器中，考察了二甲醚选择氧化制取甲缩醛的反应活性。实验结果表明，催化剂的催化活性顺序为Mn-Cl2H4SiW12O40/SiO2>Mn(NO3)2H4SiW12O40/SiO2>MnSO4H4SiW12O40/SiO2>Mn(AC)2H4SiW12O40/SiO2。并进一步考察了反应温度对不同锰盐前驱体催化剂性能的影响。结果表明，随温度的升高，硫酸锰修饰的H4SiW12O40/SiO2 催化剂催化氧化比较剧烈，在613K时二甲醚转化率高达42.4%，但此时甲缩醛选择性仅为0.9%。采用氯化锰修饰的H4SiW12O40/SiO2催化剂，二甲醚催化氧化反应较缓和，并且甲缩醛的选择性明显高于分别采用硫酸锰、醋酸锰和硝酸锰改性的催化剂，在593K反应1h时，二甲醚转化率为8.6%，甲缩醛选择性达到37.5%。H2-TPR结果显示，硫酸锰改性的催化剂高温氧化性能明显强于另外三种催化剂，氯化锰的修饰使得催化剂的低温氧化性能变强。XRD结果表明，MnCl2 H4SiW12O40/SiO2催化剂的衍射特征峰明显强于其他三种催化剂，并且发现了MnO2衍射特征峰。