STUDIES ON REDOX PROPERTIES OF HETEROPOLY ACIDS (SALTS) AND THEIR DERIVATIVES WITH KEGGIN AND DAWSON STRUCTURES

We have systematically studied redox properties of two series of several dozen heteropoly acids (salts) and their derivatives with vanadium and rare-earth elements with Keggin and Dawson structures, e. g. LnHSiMo_(12), SiMo_(12-n)V_n, M_(1.5)PMo_(12), PMo_(12-n)V_n, PW_(12-n_V_n, Ln(PMo_(11))_2, Sm(XMo_(11))_2 and P_2Mo_(18-n)V_n, etc., and obtained their sequence of oxidation. It was found that there is a linear relationship between the reduction potentials of heteropoly anions and the derivatives of heteropoly anions with rare-earth elements with Keggin structure and nq~2 (n and q are the principal quantum number and charge of the central ion respectively). On the basis of the electrostatic model the regularity of oxidation and reduction was rationalized.     

11-钨过渡金属杂多阴离子为配体的配合物的热稳定性研究

通式为MW_(11)O_(39)的“不饱和”11-系列杂多阴离子仍然保持了基本的Keggin结构,但失去了其中的一个W-O基团。MW_(11)O_(39)具有很高的反应活性,当其他金属离子(或3A主族元素离子)进入这一空位时,便形成了三元杂多配合物ZMW_(11)和Ln(MW_(11))_2。ZMW_(11)(Z为3A主族金属离子和过渡金属离子)中,11-杂多阴离子起着五齿配体的作用,第六个配位位置被结构水占据,ZMW_(11)基本保持原来的Keggin结构。Ln(MW_(11))_2(Ln为镧系或锕系离子)     

Keggin杂多阴离子电子结构和物化性质与中心原子的 关系

使用密度泛函理论中的离散变分方法(DFT-DVM),以(XMo12O40)^n-(X=B,Al,Si,Ge,P,As,S)为例计算了七个Keggin杂多阴离子的电子结构,讨论了中心原子对Keggin阴离子的电子结构、稳定性、氧化还原性和酸性关系。根据计算结果,给出稳定性、氧化还原性强弱顺序,计算给出结果与实验一致。     

α-Keggin结构钼硅酸钾杂多蓝的合成与结构

本文用控制阴极电位电解还原方法,制得了以Si为杂原子的Keggin结构二电子、四电子杂多蓝K_2H_4[SiMo_2~ⅤMo_(10)~ⅥO_(40)]·12H_20(Ⅰ)和K_3H_5[SiMo_4~ⅤMo_8~ⅥO_(40)]·12H_2O(Ⅱ).通过IR,UV,极谱,XPS,ESR及单晶X射线衍射对所合成的杂多蓝进行了表征,确定了被还原的Mo(V)位置位于不同的边共用三金属簇内,测定结果表明,Keggin结构杂多阴离子还原后,八面体结构有轻微畸变,畸变程度随还原程度增大而增大。     

Keggin结构钼系杂多蓝的离析和性质研究

本文报道了八种1:12系列钼系杂多蓝KyHzXMo_(12)O_(40)·nHp(X=Si,P,As,Ge)的制备和离析方法,并通过元素分析、电位滴定、极谱、循环伏安、红外光谱、可见-紫外光谱、X射线粉末衍射、XPS和~(31)PNMR对产物进行了表征。测定了四电子钼硅杂多蓝的单晶结构,确定了还原钼原子的位置是第三位、七位、八位、十位。实验结果表明,杂多蓝仍基本保持了Keggin结构。首次系统研究了八种杂多蓝固体的ESR谱,发现二电子、四电子杂多蓝比一电子杂多蓝具有更小的电子离域程度;热性质研究表明,固体杂多蓝随还原程度增大,热稳定性增强;研究其氧化还原性质发现,在不同介质中,杂多蓝的氧化序发生变化,极谱半波电位与杂原子电负性线性相关。并发现P和As的杂多蓝具有极强的抗酸解能力。     

含铁杂多酸盐Mossbauer谱研究——Ⅳ.钼磷铁杂多酸盐的合成和Mossbauer谱

合成了钼磷铁杂多黄(NH_4)_4[PFeMo_(11)O_(40)H_2]·9H_2O和杂多蓝(NH_4)_4[PFeMo_(11)O_(40)Ha]·11H_2O的铵盐晶体.用_(57)Fe同位素增丰Mossbauer谱法,结合磁化率测定,研究其结构与性质,并讨论了四极分裂值Q(?)和Keggin结构杂多阴离子中MO_6(M=Mo,Fe)八面体畸变大小的关系,进一步证实Keggin结构杂多蓝阴离子中Mo(V)—O—Fe(III)间存在反磁交换作用.     

一例基于Keggin型多酸阴离子的双加帽杂多铌酸盐的合成、结构及表征

在水热条件下,成功合成了一例基于Keggin型多酸阴离子的双加帽杂多铌酸盐[Ni(en)_3]_3[Ni(en)_2(H_2O)_2]_2H[VNb_(12)O_(40)(VO)_2]·10H_2O(1),并通过红外光谱、热重分析和X射线单晶衍射等方法对该化合物进行了表征.X射线单晶衍射分析表明,化合物1属于正交晶系,Pna2(1)空间群,晶胞参数a=3.051 7(3)nm,b=1.561 0(1)nm,c=2.271 9(3)nm,V=10.823(3)nm~3.化合物1包含1个Keggin型聚阴离子[VNb_(12)O_(40)(VO)_2]~(11-)和3个镍配离子.在阴离子结构中,中心钒原子被12个铌原子包围形成经典Keggin型结构的[VNb_(12)O_(40)]~(15-)阴离子,另外两个{VO}基团分别加帽于[VNb_(12)O_(40)]~(15-)阴离子的两端.     

中心原子对Keggin结构杂多阴离子的电子结构和催化性质的影响

使用SCC-DV-Xα方法计算了Keggin结构的杂多阴离子(SiMo12O40)^4^-,(GeMo12O40)^4^-, (AsMo12O40)^3^-的电子结构, 并与文献对(PMo12O40)^3^-的计算结果作了对比分析。讨论了中心原子对Keggin结构的杂多阴离子的电子结构和催化性质的影响。结果表明, 中心原子对Keggin结构杂多阴离子的电子云、静电势、总态密度的分布影响不明显; 但中心原子不同, 前线轨道HOMO, LUMO的组成有一定差异。四种阴离子的εLUMO和εFermi的相对大小关系为:(AsMo12O40)^3^->(PMo12-O40)^3^->(GeMo12O40)^4^->(SiMo12O40)^4^-, 其氧化能力和催化活性也具有相同的顺序。(XMO12-O40)^n^-(X=Si, Ge, P)中端氧Ot, 桥氧Ob, Mo以及X都具有催化活性, 在催化反应中都可能成为催化活性中心,而(AsMo12O40)^3^-中仅有As和Ob可作为催化活性中心。     

镧系元素钼系双11系列杂多蓝的离析和性质研究

本文首次报道了镧系元素钼系双11系列两电子杂多蓝K_yH_z[Ln(XMo_(11)O_(39)_2]·nH_2O(X=P,Ln=La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd;X=Si,Ln=Ce、Pr、Sm、Tb、Dy;X=Ge、Ln=Dy)的制备和离析方法.并通过元素分析、红外光谱、可见-紫外光谱、极谱、循环伏安、热分析、ESR、~(31)P NMR、XPS对产物进行了表征及性质研究.结果表明:杂多蓝阴离子结构较之还原前发生了轻微畸变,还原电子具有一定的离域性.在溶液中杂多蓝较还原前的杂多酸(盐)具有略强的氧化能力.溶液中杂多蓝的氧化能力Ln-P(2)>Ln-Si(2).热稳定性Ln-P(2)>Ln-Si(2).该系列杂多蓝还具有较好的抗碱解能力.     

柱撑化合物Zn2Al-PW11Z的结构模型及酯化活性

杂多化合物是性能优异的酸型和氧化型或双功能催化剂[1－4]，而通式为的阴离子粘土通常具有减催化或还原催化性能[5，6]．因此，从在分子及原子水平上设计催化剂，调控催化性能观点出发，人们期望将体积较大的杂多阴离子嵌入阴离子粘土层间，合成大层间距的新型柱撑微孔材料．1988年Pinnavaia等人[7]首次报导了Zn2Al－V10O28是具有2．0nm孔径分布的中微孔材料．最近，笔者将单取代型Keggin结构杂多阴离子GeW11O39Z（H2O）6－（其中Z＝Ni2 和Cu2 ）和缺位Keggin结构的GeW11O嵌入Zn2Al－NO3层间，合成了通道高度为0．9nm的新型柱撑…     

Keggin结构钼硅杂多蓝的合成及晶体结构研究

通过电化学还原的方法得到钼硅多酸的还原产物杂多蓝单晶H~8SiMo~12H~2O.测定了它的晶体结构.晶体空间群PI.a=1.3769(3)nm,b=1.4346(4)nm,c=1.4134(4)nm,a=120.47(2)°,β=110.70(2)°,γ=66.11(2)°;z=2,R=0.0608.确证杂多蓝阴离子呈现Keggin结构和与a-异构体特征,基本保持未还原杂多酸阴离子的结构.但是在结构畸变程度、键角和健长的变化以及结晶水的分布上 有明显不同.同时确定了杂多蓝阴离子结构中4个Mo^5+离子的位置.     

双2:17钼磷系列稀土杂多蓝的合成和性质研究

首次合成和离析了八种以缺位型Dawson结构钼磷杂多阴离子为配体的稀土杂多蓝K_(17)H_2[Ln-(P_2Mo_(17)O_(61))_2]·nH_2O和K_(17)H_4[Ln(P_2Mo_(17)O_(61))_2]·nH_2O(Ln=La,Pr,Sm,Yb).通过元素分析、电位滴定、红外光谱、紫外光谱、极谱、循环伏安、X射线光电子能谱、热重-差热分析和电子顺磁共振对杂多蓝进行了表征.实验结果表明,杂多阴离子还原为杂多蓝后,性质发生了某些变化,但结构基本不变,配体P_2Mo_(17)O_(61)~(10-)仍为a_2型.     

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.     

双帽Keggin型杂多阴离子[PM12O40(VO)2]n-(M=Mo,n=5; M=V, n=9)的离散变分方法研究

使用密度泛函理论的离散变分方法(DFT-DVM)研究了双帽Keggin型杂多阴离子[PM12O40(VO)2]n-(M=Mo, n=5; M=V, n=9),即[PMo12O40(VO)2]5- (a)和[PV12O40(VO)2]9- (b)的电子结构,讨论了双帽的形成对Keggin型杂多阴离子的电子结构和催化性质的影响,并与其Keggin型杂多阴离子(PM12O40)n-(M=Mo, n=3; M=V, n=15)的计算结果进行了对比分析,计算结果表明,双帽的形成对Keggin型杂多阴离子的电子结构产生了很大的影响,因而它们在催化活性上可能会表现出较大的差异.     

Dawson结构钼磷酸的合成与表征

合成了H_6P_2Mo_(18)O_(62)杂多酸及其四丁基铵盐和四丁基鏻盐,用IR、~(31)P NMR、GV等手段核查其纯度并研究了热稳定性、酸性和氧化还原性。结果表明,Dawson结构钼磷酸较Keggin结构钼磷酸有更强的氧化性。     

区分α-,β-[Siw9M3(H2O)3O39]7-(M=Al3+,Ga3+)Keggin结构三取代杂多阴离子几何异构体新方法

Keggin结构三取代的杂多化合物,α-和β-[Siw9M3(H2O)3Ｏ39]7-是两种重要的几何异构体[1],它们在催化、高质子导体和抗病毒等方面有重要应用[2,3].本文实验采用相转移方法[4～9],首次研究了三取代Keggin系列杂多化合物在有机溶剂苯中不同的微观结晶形态.提出了以杂多阴离子在有机溶剂中的微观结晶形态差异,作为区分Keggin结构三取代杂多阴离子几何异构体的新方法,该项工作填补了多酸在有机溶剂中微观晶态学研究方面的空白.     

希土元素钼钨硅多元杂多配合物的合成、结构和性质研究

本文报道了标题系列配合物K_(10)H_3[Ln(SiMo_(11-n)W_nO_(39))_2]·mH_2O(n=2、4;Ln=La~(3+)、Ce~(3+)、Pr~(3+)、Nd~(3+)、Sm~(3+)、Eu~(3+)、Gd~(3+)、Dy~(3+)、Yb~(3+))的合成、热解性质、氧化还原性以及某些波谱特性。测定了K_(10)H_3[La(SiMo_9W_2O_(39)_2]·27H_2O的单晶结构:a=17.224(6)(?),b=26.952(11)(?),c=21.158(7)(?),β=103.76(3)°,Z=4,V=9540.17(6)(?)~3,F(000)=8663,此晶体属于单斜晶系,P2_1/n空间群。     

一例含有八核钴簇的锗钨酸盐的合成、结构及性质

以K_8Na_2[A-α-Ge W_9O_(34)]·25H_2O,Co(NO_3)_2·6H_2O和K_2CO_3等为原料,利用常规水溶液法合成了一例基于三缺位Keggin型多金属氧簇{Ge W_9O_(34)}的高核过渡金属衍生物K_(10.5)Cs_4H_(1.5){[Co_8(OH)_6(H_2O)_2](CO_3)_3(Ge W_9O_(34))_2}·12H_2O(1),并通过红外光谱、元素分析、热重分析和X射线单晶衍射等分析手段对其进行了表征。化合物1含有一个V型的多酸阴离子簇{[Co_8(OH)_6(H_2O)_2](CO_3)_3(Ge W_9O_(34))_2}~(16-),该阴离子进一步通过K~+和Cs~+离子连接形成二维结构。磁学性质研究表明,化合物1中Co~(2+)离子之间主要为反铁磁性耦合。     

十一钨钛杂多酸盐MnXW11TiO40(X=Si, B, Zn)的合成及其氧化还原性质

本文报道了十一钨钛杂多酸盐M_nXW₁₁TiO₄₀·XH₂O(X=B, Si, Zn; M=K, H)的合成方法及其氧化还原性质。三种杂多酸盐的 ¹⁸³W NMR谱均是六线谱,表明其阴离子仍保持Keggin结构。合成的化合物对烯烃环氧化反应具有催化作用。     

α-Keggin结构钼硅四电子杂多蓝的量子化学研究

采用半经验的INDO法,首次完成了α-Keggin 结构钼硅四电子杂多蓝K~ 3H~ 5[Simo^v~4-Mo^Ⅵ~8O~4~0].12H~2O量子化学计算,获得102个成键轨道和68 个反键轨道,轨道能级,键序及电荷等数据,证明了杂多酸盐还原产物杂多蓝,还原后Keggin结构阴离子中各原子上电子云密度重新分配,产生一定程度的结构畸变, 但仍保持α-Keggin结构,最高占据轨道由组成分子的各原子轨道组成,其中的桥氧(O~b'O~c)成分较多,表明O~b'O~c为分子中的主要化学活性点HOMO和LUMO为负值, 表明仍可进一步接受电子生成四电子以上的杂多蓝,Muliken分析进一步证明了还原钼原子的位置.