第四周期过渡金属钨磷杂多酸盐的合成及表征(C)

合成了Keggin型缺位取代杂多酸盐(Na5PW11Z(H2O)O39,Z=Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn,以下简称PW11Z)催化剂.通过ICP、IR、UV等表征手段对催化剂进行了表征.元素分析结果表明,各缺位取代杂多酸盐的计量式为Na5PW11Z(H2O)O39.IR光谱表明,取代型杂多化合物仍保持Keggin型骨架结构.而且,除了Na5PW11Ni(H2O)O39以外,其余化合物的P-O键吸收峰发生劈裂,其劈裂强度为PW11Cu>PW11Zn>PW11Mn>PW11Fe>PW11Co.Mo=O键的振动向低波数位移.UV表征结果表明,由于过渡金属的引入,相对于Keggin型杂多酸H3PW12O40,取代产物的紫外可见吸收峰向紫外方向位移,但位移强度不大,基本有与H3PW12O40中Mo=O键的ππ*跃迁大致相同的吸收.还利用以上催化剂对正己醇氧化生成正己醛的反应活性进行了考察.     

氨基酸功能化磷钨酸盐的制备及其催化氧化脱硫性能

以L-丙氨酸和磷钨酸为原料,合成氨基酸功能化磷钨杂多酸盐([Ala]3PW),并采用XRD、FT-IR对其结构进行表征。以[Ala]3PW为催化剂,过氧化氢作为氧化剂,甲基咪唑四氟硼酸盐([HMIM]BF4)为萃取剂氧化萃取一体法脱除模拟油中的二苯并噻吩(DBT)。考察了反应温度、催化剂加入量、O/S物质的量比、萃取剂加入量、硫化物类型等因素对脱硫效率的影响。结果表明,在模拟油为10mL、[Ala]3PW=0.04g、O和S的物质的量比为6、V([HMIM]BF4)/V(oil)=0.6、反应温度50℃、反应时间180min的条件下,DBT的转化率可达到98.2%。催化剂循环使用4次活性没有明显的降低。     

石墨相氮化碳负载磷钨酸杂化材料的制备及其氧化脱硫催化性能

以1-丁基-3-甲基咪唑溴离子液体([Bmim]Br)、磷钨酸(H_3PW_(12)O_(40))和g-C_3N_4为原料,采用原位沉淀法合成了负载型[Bmim]_3PW_(12)O_(40)/g-C_3N_4催化剂(BPWO/g-C_3N_4)。通过XRD、FT-IR、UV-vis、氮气吸附、TEM和XPS等手段对催化剂的形貌和结构进行了表征,并以二苯并噻吩(DBT)的正庚烷溶液为模拟油、过氧化氢为氧化剂,考察了各组分负载量、催化剂用量、氧/硫物质的量比(O/S)和反应温度变量等对其氧化脱硫效果的影响。结果表明,BPWO/g-C_3N_4具有Keggin型杂多阴离子结构特征,BPWO (20%)/g-C_3N_4催化剂具有最优的对DBT的氧化脱硫性能,在50℃、O/S物质的量比为6.0的条件下反应180 min,可以完全氧化浓度为800μg/g的含DBT模拟油。同时,该BPWO/g-C_3N_4催化剂具有良好的重复使用性能,循环使用八次后其对DBT的氧化活性没有明显降低。     

微孔多酸CsxH5-xPW10V2O40/SiO2的制备及氧化催化作用

Keggin结构杂多酸在固相体系中的催化作用引起了人们的极大兴趣[1～3].性能稳定的杂多酸铯盐催化剂在非均相催化体系中已有广泛的应用,然而由于其在液固体系中通常呈现牛奶状,难以分离和重新使用,尽管化学家们以各种材料作为这些催化剂的载体进行了许多固载化尝试[4～6],但至今尚未从根本上解决这一难题.因此,开发高比表面的耐水微孔固体杂多酸催化剂是多酸催化化学领域中具有理论和实际意义的课题.本文采用Sol-Gel技术,以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,水解产生的具有网络结构的SiO2凝胶为载体,在钒取代型Keggin结构杂多酸CsxH5-xPW10V2O40存在下,制得通式为CsxH5-xPW10V2O40/SiO2的固体双功能微孔杂多酸; 以30%H2O2为氧化剂,以苯甲醇氧化为模型反应,研究其液-固体系中的催化作用.     

1-丁基-3-甲基咪唑磷钨酸盐的制备及其对酯化反应的催化性能

以溴化1-丁基-3-甲基咪唑盐([bmim]Br)和磷钨酸(H3PW12O40)为原料制备了1-丁基-3-甲基咪唑磷钨酸盐([bmim]3PW12O40)催化剂,并用傅里叶变换红外光谱、热重分析-差示扫描量热法、正丁胺电位滴定及元素分析等技术对催化剂进行了表征,考察了催化剂对乙醇与乙酸酯化合成乙酸乙酯反应的催化活性.结果表明,[bmim]3PW12O40中有3个结晶水,并保持有H3PW12O40的Keggin结构和酸强度,[bmim]3PW12O40的酸量明显少于H3PW12O40的酸量.在乙醇与乙酸酯化合成乙酸乙酯反应中,[bmim]3PW12O40催化剂具有较高的催化活性和较好的重复使用性能.     

H5PMo10V2O40/SBA-15催化剂的制备及其催化性能

以Keggin型杂多酸H5PMo10V2O40为主体,SBA-15介孔分子筛为载体,利用溶胶-凝胶法制备了不同负载量的H5PM10V2O40/SBA-15负载型催化剂,通过XRD、FTIR、TEM、H2-TPR和N2吸脱附法对样品进行了分析和表征,并将制得的负载型催化剂应用于苯氧化苯酚的反应中,研究了不同条件(温度、时间和催化剂用量等)下的催化性能.研究结果表明:H5PMo10V2O40杂多酸能均匀地分散于SBA-15孔道中且SBA-15的六方介孔结构并未发生改变:较好地解决了活性组分大量溶脱的问题;与H5PMo10V2O40杂多酸相比,H5PMo10V2O40/SBA-15催化剂在苯氧化为苯酚的反应中具有更高的转化率和更好的选择性,当反应温度为70℃,催化剂的使用量为0.25 g,反应时间为2 h和H5PMo10V2O40负载量为60%时苯酚的选择性达到了82.53%.     

缺位类型磷钨酸盐催化的烯烃环氧化反应

主要合成了两种杂多磷钨酸盐环氧化催化剂,分别是由单缺位Keggin类型磷钨酸阴离子或者饱和结构的磷钨酸阴离子与十六烷基三甲基季铵盐阳离子构成,即[n-C16H33N(CH3)3]4Na3PW11O39(PW11)以及[n-C16H33N(CH3)3]3PW12O40(PW12),将其与低毒性的乙酸乙酯、30%的双氧水、烯烃构成催化环氧化反应体系,以环辛烯的环氧化反应为模型反应,着重探讨了PW11与PW12的催化性能产生明显差异的原因,并通过傅里叶变换-红外光谱,核磁共振谱以及催化剂溶解性实验给出了合理的解释.首先,在进行环辛烯的环氧化反应的动力学研究中,我们发现相同的反应条件下,PW11的催化活性明显高于PW12的催化活性,当反应进行至10min,以PW11为催化剂的反应体系,环辛烯的转化率已达到89%,而相应的采用PW12为催化剂的反应体系,环辛烯的转化率仅仅为11%.通过核磁磷谱(31PNMR)表征证明:当PW11和PW12与双氧水反应10min时PW11已降解产生大量的活性物种,而PW12的31PNMR谱并没有显示降解产物的谱峰.溶解性实验则更近一步说明,两个催化剂在双氧水的作用下均可降解形成小分子的物...     

结构原子组成对Keggin型杂多酸铯盐上丙烷选择氧化性能的影响

系统地研究了具有不同结构原子组成的Keggin型杂多酸铯盐上丙烷选择氧化性能,重点考察了H3+n-xCsxPMo12-nVnO40(n=0-4,x=0-3)系列化合物以及H0.5Cs2.5PW12O40,H1.5Cs2.5PW11VO40和H1.5Cs2.5SiMo12O40样品.应用BET,UV-Vis,FTIR,XRD,TPR和SEM等手段研究了催化剂的物化性质.V取代Mo增加了H3+nPMo12-nVnO40(n=0-4)系列杂多酸的酸量和氧化性能.Cs+对质子的取代调变了样品的表面酸性以及氧化还原性,同时催化剂的热稳定性也随着Cs+取代数的递增而增强,当Cs+的取代数达到2以上时催化剂的热稳定性较好.Cs+取代对H3+n-xCsxPMo12-nVnO40(n=0-4,x=0-3)催化剂上丙烷选择氧化性能有重要影响.随着一级结构中V5+取代数目的增多,可能的Cs+取代数目相应减少;而对丙烯酸的选择性则存在一适宜的Cs+取代数目.Keggin型杂多阴离子的结构原子组成及平衡离子的种类和数量决定了其酸性、氧化还原性和热稳定性,这是影响该类催化剂上丙烷选择氧化性能的首要因素.研究结果表明,以P为中心原子,以Mo和V为配位原子的杂多酸铯盐[x(Cs+)=2.5]具有较好的催化性能.     

Keggin型磷钼钒季铵盐催化氧化苯制苯酚反应研究

采用分步反应、分步酸化法制备了磷钼钒缺位型杂多酸,用（C4H9）4N^＋（以下简写为Bu4N^＋）阳离子取代杂多酸中H^＋作为反荷离子合成了杂多季铵盐（用于苯氧化制苯酚反应）．FT-IR分析反应前后催化剂结构的变化．以苯为原料,乙酸为溶剂,30％H2O2作氧化剂,系统考察了催化剂类型、催化剂用量、氧化剂用量、反应时间及温度对反应的影响．实验结果表明,56．4mmol苯在（Bu4N）5PMo10V2O40用量0．25mmol,30％H2O2用量10mL,溶剂乙酸10mL,70℃条件下回流反应6h,苯酚收率可达到27．9％．     

钒取代对α-Keggin型杂多阴离子簇合物氧化性能的影响——DFT理论研究进展

α-Keggin型杂多阴离子（HPA）簇合物[XM12O40]^n-（X=Si,P;M=Mo,W）的氧化还原性能主要取决于构成其外围结构的金属氧笼{M12O36},它就如同一个“仓库”,电子和质子的转移和跃迂主要发生在该笼上．改变金属氧笼M（如进行钒V取代）以及中心杂原子X的组成,可以实现在原子和分子水平上对。α-Keggin型杂多阴离子簇合物的氧化还原性能进行调控的目的．本文结合实验研究,对最近该类杂多阴离子簇合物的金属笼上发生钒取代前后的氧化性能所作的理论研究进行了综述．理论模拟和计算表明,当电负性较小的V取代Keggin金属氧笼上的M后,所形成物种的氧化能力得到了不同程度的增强．首次建立了钒取代的α-Keggin型HPA[PMo12-nVnO40]^（n＋3）-（n=1—3）的微观结构与其基于单个钒的催化氧化能力之间的线性关系．最新理论分析显示,该关系不仅适用于苯的氧化羟基化反应,而且也适用于异丁酸的氧化脱氢,金刚烷的硝化等反应．该构性关系的建立为进一步理解和阐释该类钒取代型的杂多阴离子簇合物参与的均相催化氧化体系奠定了良好的基础,也为催化剂的设计和催化体系的选取提供了线索．     

Hydrothermal synthesis, crystal structure and characterization of [Zn(H2O)4]2 [H2As6V15O42(H2O)]·2H2O

The compound [Zn(H₂O)₄]₂[H₂As₆V₁₅O₄₂(H₂O)]·2H₂O (1) has been synthesized and characterized by elemental analysis, IR, ESR, magnetic measurement, third-order nonlinear property study and single crystal X-ray diffraction analysis. The compound 1 crystallizes in trigonal space group R3, a=b=12.0601(17) Å, c=33.970(7) Å, γ=120°, V=4278.8(12) Å³, Z=3 and R1(wR2)=0.0512 (0.1171). The crystal structure is constructed from [H₂As₆V₁₅O₄₂(H₂O)]⁴⁻ anions and [Zn(H₂O)₄]²⁺ cations linked through hydrogen bonds into a network. The [H₂As₆V₁₅O₄₂(H₂O)]⁶⁻ cluster consists of 15 VO₅ square pyramids linked by three As₂O₅ handle-like units.     

8-羟基喹啉合十钒酸盐的研究(Ⅲ)——锂、钾、铵盐的合成、鉴定与性质

在合成与研究钠盐的基础上^[1,2],我们又合成了锂、钾和铵盐,通过元素分析、分子量测定、质谱分析、X射线衍射、紫外和红外吸收光谱分析和热重分析确定了新化合物的组成与化学式并推测了化合物的结构式。     

Optimised hydrothermal synthesis of multi-dimensional hybrid coordination polymers containing flexible organic ligands

In this paper, we summarise our recent research interest in the hydrothermal synthesis and structural characterisation of multi-dimensional coordination polymers. The use of N-(phosphonomethyl)iminodiacetic acid (also referred to as H₄pmida) in the literature as a versatile chelating organic ligand is briefly reviewed. This molecule plays an important role in the formation of centrosymmetric dimeric [V₂O₂(pmida)₂]⁴⁻ anionic units, which were first used by us as building blocks to construct novel coordination polymers. Starting with [V₂O₂(pmida)₂]⁴⁻ in solution, we have isolated [M₂V₂O₂(pmida)₂(H₂O)₁₀] species (where M²⁺ = Mn²⁺, Co²⁺ or Cd²⁺) via the hydrothermal synthetic approach, which were then employed for the construction of [CdVO(pmida)(4,4′-bpy)(H₂O)₂]·(4,4′-bpy)_0.5·(H₂O), [CoVO(pmida)(4,4′-bpy)(H₂O)₂]·(4,4′-bpy)_0.5, [Co(H₂O)₆][CoV₂O₂(pmida)₂(pyr)(H₂O)₂]·2(H₂O) and [Cd₂V₂O₂(pmida)₂(pyr)₂(H₂O)₄]·4(H₂O) by the inclusion of bridging organic ligands in the reactive mixtures, such as pyrazine (pyr) and 4,4′-bipyridine (4,4′-bpy). These materials can contain channel systems, and exhibit magnetic behaviour, not only due to the V⁴⁺ centres but also to the transition metal centres which establish the links between neighbouring dimeric [V₂O₂(pmida)₂]⁴⁻ anionic units. A closely related anionic moiety, [Ge₂(pmida)₂(OH)₂]²⁻, was engineered to allow the study of such crystalline hybrid materials using one- and two-dimensional high-resolution solid-state NMR.     

Assembly of Three Scandium-containing Heteropolytungstates Based on a Building-block Synthetic Strategy

Three novel scandium-containing heteropolytungstates[Sc₃(H₂O)₃NO₃(PW₉O₃₄)₂]^10-(1a),[Sc₈(H₂O)₂(GeW₉O₃₄)₂(GeW₆O₂₆)₂]^12-(2a) and[Sc₁₁(W₆O₁₀)₂(OH)₂(H₂O)₁₆(BiW₉O₃₃)₆]^27-(3a) were synthesized by reactions of Sc^III ions with trilacunary Keggin precursors,[A-α-XW₉O₃₄]^n-(X=P, Ge, n=9, 10) or[B-α-BiW₉O₃₃]^9-, in NaOAc/HOAc buffer solution under conventional synthetic condition, respectively. All the three compounds were characterized by means of single-crystal X-ray diffraction(XRD), Fourier transform-infrared(FTIR) spectroscopy ultraviolet-visible(UV-Vis) spectroscopy, elemental analysis, and thermogravimetric analysis. The aqueous solution stability of the sandwich polyanion[Sc₃(H₂O)₃NO₃(PW₉O₃₄)₂]^10- was also verified by electrospray ionization mass spectrometry(ESI-MS) due to its good solubility in water.     

Large heteropolymetalate complexes formed from lanthanide (Y, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd), nickel cations and cryptate [As4W40O140]: synthesis and structure characterization

A new family of heteropolytungstate complexes (NH₄)₂₁[Ln(H₂O)₅{Ni(H₂O)}₂As₄W₄₀O₁₄₀]·xH₂O(Ln=Y, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd) were prepared by the reaction of Na₂₇[NaAs₄W₄₀O₁₄₀]·60H₂O with NiCl₂·6H₂O and Ln(NO₃)₃·xH₂O at pH≈4.5. The crystal structures of (NH₄)₂₁[Gd(H₂O)₅{Ni(H₂O)}₂As₄W₄₀O₁₄₀]·51H₂O was determined by X-ray diffraction analysis and element analysis. The compound crystallizes in the monoclinic space group P2₁/n with a=19.754(3), b=24.298(4), c=39.350(6) Å, β=100.612(3)°, V=18564(5) ų, Z=2, R1(wR₂)=0.0544(0.0691). The central site S1 and two opposite sites S2 of the big cyclic ligand [As₄W₄₀O₁₄₀]²⁸⁻ are occupied by one Ln³⁺and two Ni²⁺, respectively, each site supply four O_d coordinating to metal ion, another one water molecule and other five water molecules coordinate, respectively, to Ni²⁺and Ln³⁺. Polyanion [Ln(H₂O)₅{Ni(H₂O)}₂As₄W₄₀O₁₄₀]²¹⁻ has C_2v symmetry. IR and UV–vis spectra of [NaAs₄W₄₀O₁₄₀]²⁷⁻ of the title compounds are discussed.     

新型Brnsted-Lewis酸性催化剂LaPW_(12)O_(40)/SiO_2制备及其在催化酯化反应合成生物柴油中的应用

以十二磷钨杂多酸(Tungstophosphoric acid,H_3PW_(12)O_(40))为基体,分别通过普通浸渍法、溶胶凝胶法和超声浸渍法进行了La3+改性作用,合成了三种固体酸催化剂A-LaPW_(12)O_(40)、B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2和C-LaPW_(12)O_(40)。采用X射线荧光光谱(XRF)、孔径比表面积测定、X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、热重(TG)、N2吸附-脱附、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等方法对合成的催化剂进行了表征,并比较了以上催化剂在用于催化以油酸和甲醇为反应物经酯化反应合成生物柴油时的活性和稳定性。结果表明,B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2具有最高催化活性,当甲醇与油酸的物质的量比为8∶1,催化剂用量为反应物总质量的2%,反应温度为65℃,反应1 h后,油酸的转化率即高达93%。循环使用B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2催化剂六次后,油酸的转化率仍高达86.4%。B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2的高催化活性和稳定性可归因于在溶胶凝胶的转化过程中,作为硅源材料的四乙氧基硅(TEOS)易在酸性条件下发生水解反应形成Si O2网络,进而Si O2网络中的硅醇键与H_3PW_(12)O_(40)中的H+发生配位作用,生成具有强静电吸附力的(≡Si-OH2+)(H2PW12O-40)络合物。随着该络合物的形成,促进了La3+在Si O2表面的吸附而堵塞了H_3PW_(12)O_(40)的孔道结构,抑制了H_3PW_(12)O_(40)颗粒在焙烧过程中进一步聚集长大。Si O2将作为载体并以干凝胶状态存在于B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2催化剂中,由于Si O2凝胶的高比表面积而使B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2具有了较大的比表面积,从H_3PW_(12)O_(40)的1.4 m2/g增加至31.3 m2/g。并且,通过吡啶吸附红外光谱确定B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2为Br9nsted-Lewis酸型固体酸,由于Br9nsted酸位易与酯化反应过程中生成的水发生水合反应而失活,因而Lewis酸位的形成有助于减少催化剂的失活现象发生。Lewis酸位的出现可归因于(≡Si-OH2+)(H2PW12O-40)与吸附在其表面的具有强吸电子作用的La3+发生键合作用后生成了LaPW_(12)O_(40)/Si O2。     

Hydrothermal syntheses and crystal structures of bimetallic cluster complexes [{Cd(phen)2}2V4O12]·5H2O and [Ni(phen)3]2[V4O12]·17.5H2O

The hydrothermal reactions of vanadium oxide starting materials with divalent transition metal cations in the presence of nitrogen donor chelating ligands yield the bimetallic cluster complexes with the formulae [{Cd(phen₂)₂V₄O₁₂]·5H₂O (1) and [Ni(phen)₃]₂[V₄O₁₂]·17.5H₂O (2). Crystal data: C₄₈H₅₂Cd₂N₈O₂₂V₄ (1), triclinic. a=10.3366(10), b=11.320(3), c=13.268(3) Å, =103.888(17)°, β=92.256(15)°, γ=107.444(14)°, Z=1; C₇₂H₁₃₁N₁₂Ni₂O_29.5V₄ (2), triclinic. a=12.305(3), b=13.172(6), c=15.133(4), =79.05(3)°, β=76.09(2)°, γ=74.66(3)°, Z=1. Data were collected on a Siemens P4 four-circle diffractometer at 293 K in the range 1.59° <θ<26.02° and 2.01°<θ<25.01° using the ω-scan technique, respectively. The structure of 1 consists of a [V₄O₁₂]⁴⁻ cluster covalently attached to two {Cd(phen)₂}²⁺ fragments, in which the [V₄O₁₂]⁴⁻ cluster adopts a chair-like configuration. In the structure of 2, the [V₄O₁₂]⁴⁻ cluster is isolated. And the complex formed a layer structure via hydrogen bonds between the [V₄O₁₂]⁴⁻ unit and crystallization water molecules.     

Hydrothermal Synthesis of H3PW12O40/TiO2 Nanometer Photocatalyst and Its Catalytic Performance for Methyl Orange

H3PW12O40/TiO2 nanometer photocatalyst was prepared by one step hydrothermal synthesis from H3PW12O40′nH2O and Ti(OBu)4,simultaneously realizing the load and modification of H3PW12O40.The catalyst was ...     

新的四帽Keggin结构的金属-氧簇合物[NiMo12O40H10{Ni(H2O)3}4]的水热合成与结构表征

多金属氧酸盐 (也称金属 -氧簇 )由于在催化、材料及医药等领域的应用日益广泛而备受关注 .近年来 ,一些新颖的非经典结构的化合物不断被合成出来 .如带二帽的 Keggin结构化合物 [V15O4 2 ]9- [1] ,[PV14 O4 2 ]9- [2 ] ,[As V14 O4 2 ]9- [3 ] ,[{ Mo8V7O4 2 } 2 ]14 - [4 ] ,     

两个多钒盖帽的Keggin型多铌钒酸盐衍生物的水热合成与表征

通过水热方法合成了2个由多铌酸盐和过渡金属配合物形成的有机-无机杂化配合物[Cu(TETA)]₄[VNb₁₂(VO)₄O₄₀][OH]·10H₂O(1)和[Cu(TETA)]₄[VNb₁₂(VO)₆O₄₀][OH]₅·5H₂O(2)(TETA=三亚乙基四胺). 化合物1和2的多阴离子分别是由4个{VO₅}帽和6个{VO₅}帽加盖在Keggin型多铌酸盐的方形缺口上形成的, 它们通过多酸阴离子中Nb-O_t (O_t =端氧)与[Cu(TETA)]²⁺配合物的金属中心配位构筑形成三维结构. 价键计算结果表明, Keggin中心的钒为+5价, 帽位的钒为+4价, X射线光电子能谱分析(XPS)结果也证实了这一结论. 通过单晶X射线衍射分析、红外光谱(IR)、粉末X射线衍射(PXRD)、热重(TG)分析和元素分析对这2个化合物的结构和性质进行了表征.