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.     

双帽Keggin型杂多阴离子[H4As3Mo12O40]-和Keggin型杂多酸H3PM12O40(M=Mo,W)质子化的DFT研究

选用B3LYP方法在LanL2MB水平下,对双帽α-Keggin型杂多阴离子[H4As3Mo12O40]-的电子结构和质子的定位进行了密度泛函理论(DFT)研究.结果表明,双帽的形成大大影响了杂多阴离子[As3Mo12O40]5-的电子结构和性质,NBO分析显示参与成帽的三桥氧上的电子密度比双桥氧上的要大,简单地从电荷密度来看,质子将首先在三桥氧上定域成键,但通过比较质子定域在几种桥氧上质子化稳定化能的大小,发现[H4As3Mo12O40]-中的四个质子将在八个双桥氧中的其中四个氧原子上定位,而不是如文献中报道的在四个三桥氧上定域成键.对杂多酸H3PM12O40(M=Mo,W)中质子的定位也进行了理论计算并与文献进行了比较,结果显示,H3PMo12O40中质子是定位在双桥氧上;而H3PW12O40中质子将优先在双桥氧上定位,但也可在端氧上定位;这一结果与文献报道的相一致.     

双帽Keggin型杂多阴离子[H4As3Mo12O40]^-和Keggin型杂多酸HaPM12O40（M=Mo，W）质子化的DFT研究

选用B3LYP方法在LanL2MB水平下，对双帽α—Keggin型杂多阴离子[H4As3Mo12O40]^-的电子结构和质子的定位进行了密度泛函理论（DFT）研究．结果表明，双帽的形成大大影响了杂多阴离子[As3Mo12O40]^5-的电子结构和性质，NBO分析显示参与成帽的三桥氧上的电子密度比双桥氧上的要大，简单地从电荷密度来看，质子将首先在三桥氧上定域成键，但通过比较质子定域在几种桥氧上质子化稳定化能的大小，发现[H4As3Mo12O40]^-中的四个质子将在八个双桥氧中的其中四个氧原子上定位，而不是如文献中报道的在四个三桥氧上定域成键．对杂多酸H3PM12O40（M=Mo，W）中质子的定位也进行了理论计算并与文献进行了比较，结果显示，H3PMo12O40中质子是定位在双桥氧上；而H3PW12O40中质子将优先在双桥氧上定位，但也可在端氧上定位；这一结果与文献报道的相一致。     

[SiMo_2~(Ⅴ)Mo_(10)~(Ⅵ)O_(40)]~(6-)及其钒取代物的量子化学研究

采用SCC－DV－Xα方法对α－Keggin结构硅钼二电子还原态杂多蓝阴离子［SiMo2（V）Mo10（VI）O40］6-和它的混合型钒取代物［SiV2（V）Mo10（VI）O40］6-进行了量子化学计算，获得了轨道能级、费米能级、各原子价电子布居、自由价态密度分析和分子轨道成分等信息．理论分析表明该杂多阴离子中所有原子Si、Mo、V、Oa、Ob、Oc和Od都参与反应，Oc和Od的成键能力较强，化学活性较大，有力地支持了实验结果．中心硅氧四面体结构发生畸变很小，但构成三金属簇的八面体结构都发生了较明显的畸变，其整体仍然保持α－Keggin结构．钒的取代增强了Mo2VO13三金属族中Od的活性．预测这两种杂多阴离子都有被继续还原和取代的趋势，[SiMo2(V)Mo10(VI)O40]6-的趋势更强．     

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(NH4)4[PFeMo11O40H2]·9H2O和杂多蓝(NH4)4[PFeMo11O40H3]·11H2O的铵盐晶体, 用^5^7Fe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Q2和Keggin结构杂多阴离子中MO6(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。     

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(NH4)4[PFeMo11O40H2]·9H2O和杂多蓝(NH4)4[PFeMo11O40H3]·11H2O的铵盐晶体, 用^5^7Fe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Q2和Keggin结构杂多阴离子中MO6(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。     

含有不同配位阳离子的四帽Keggin结构砷钼钒酸盐[Co(en)3][Co(en)2(H2O)2]2@[Mov4MoⅥ4VⅣ8O40(AsO4)]的合成与结构

多金属氧酸盐在催化、医药和材料等方面的应用越来越成为无机化学研究的热点[1～5].水热合成技术在合成多核金属氧酸盐中有独特的优点.在众多的钼钒酸盐中,只有几种双帽及四帽Keggin结构被合成出来[6～13].本文报道一种含有不同配位阳离子的四帽Keggin结构砷钼钒酸盐[Co(en)3]·[Co(en)2(H2O)2]2·[Mov4MoⅥ4VⅣ8O40(AsO4)]的合成与结构.该化合物的结构是由不同的阳离子--1个[Co(en)3]3+和2个[Co(en)2(H2O)2]2+及簇阴离子[Mov4MoⅥ4VⅣ8O40(AsO4)]5-构成的.[Mo8V8O40(AsO4)]5-簇阴离子具有四帽"Keggin"结构,两对V原子位于4个"双帽"位置,簇笼中央是1个{AsO4}四面体.     

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.     

Dawson结构杂多阴离子(P2M18O62)6-(M=Mo,W)的电子结构和催化性质的理论研究

用第一原理密度泛函理论的离散变分方法(DFT-DVM)计算典型的Dawson结构杂多阴离子(P₂M₁₈O₆₂)^6-(M=Mo,W)的电子结构,比较两者之间的差异。结果表明,Dawson结构中极位和赤道位的原子有不同的化学行为,还原电子将主要进入赤道位的金属原子。(P₂Mo₈O₆₂)^6-的反应活性中心主要是配位金属原子Mo、极位桥氧O_pb、赤道位端氧O_et和赤道位中心氧O_ei;(P₂W₁₈O₆₂)^6-的反应活性中心主要是配位金属原子W、极位桥氧O_pb、赤道位端氧O_et.(P₂Mo₈O₆₂)^6-的氧化性强于(P₂W₁₈O₆₂)^6-,而酸性则与此相反。这与Keggin结构(PM₁₂O₄₀)^3-杂多阴离子的情况相同。     

含混合价态钒的晶体[N(CH3)4]4[H5PMo5V9O42]·3.5H2O的合成与结构

含有钒和钼的化合物在催化、抗病毒药物、功能材料等领域具有广阔的应用前景 [1～ 4 ] .近年来 ,钒取代的杂多化合物或金属 -氧簇的合成与表征已引起人们的广泛关注 ,许多新的化合物已被合成 ,如含五价钒的化合物 K7[Mo8V5O4 0 ]· 8H2 O和 Na3[VMo12 O4 0 ]· 1 9H2 O[5,6 ] ,含有混合价态钒的簇阴离子[( V V Mo10 ) VO4 0 ]6 - 和 [Mo8V V4 O4 0 ]8- 的化合物 [7,8] ,含双帽 Keggin 结构的簇阴离子[PMo6 VMo6 O4 0 ( V O) 2 ]5- 和 [PMo8V 4 V 2 O4 2 ]5- 的化合物 [9,10 ] 等 ,但所报道的含混合价态钒的 V- Mo化合物中含…     

Photoelectron spectroscopy of free multiply charged Keggin anions alpha-[PM12O40]3- (M = Mo, W) in the gas phase

Two polyoxometalate Keggin-type anions, alpha-PM12O40(3-) (M = Mo, W), were transferred to the gas phase by electrospray; their electronic structure and stability were probed by photoelectron spectroscopy. These triply charged anions were found to be highly stable in the gas phase with large adiabatic electron detachment energies of 1.7 and 2.1 eV for M = Mo and W, respectively. The magnitude of the repulsive Coulomb barrier was measured as approximately 3.4 eV for both anions, providing an experimental estimate for the intramolecular Coulomb repulsion present in these highly charged anions. Density functional theory calculations were carried out and compared with the experimental data, providing insight into the electronic structure and valence molecular orbitals of the two Keggin anions. The calculations indicated that the highest occupied molecular orbital and other frontier orbitals for PM12O40(3-) are localized primarily on the mu2-oxo bridging ligands of the polyoxometalate framework, consistent with the reactivity on the mu2-oxo sites observed in solution. It was shown that the HOMO of PW12O40(3-) is stabilized relative to that of PMo12O40(3-) by approximately 0.35 eV. The experimental adiabatic electron detachment energies of PM12O40(3-) (i.e., the electron affinities of PM12O40(2-)) are combined with recent calculations on the proton affinity of PM12O40(3-) to yield O-H bond dissociation energies in PM12O39(OH)2- as approximately 5.1 eV.     

乙醇在杂多酸上的氧化、脱水和程序升温脱附研究

合成了两个系列具有Keggin结构的12-钒钼磷酸和钨钼磷酸,研究了它们对乙醇氧化、脱水的催化反应。借助程序升温脱附技术研究了反应物及产物乙醇、乙烯、乙醚等在样品上的程脱作用。讨论了钨、钒取代部分钼原于后对杂多酸酸性及氧化性能的影响。     

About the Keggin isomers: crystal structure of [N(C4H9)4]-gamma-[SiMo2W10O40]n- (n= 4 or 6)

The tetrabutylammonium gamma-dodecatungstosilicate has been crystallized in a 6/1 acetonitrile/water solvent. An X-ray single-crystal analysis was carried out on [N(C4H9)4]4-gamma-[SiW12O40] which crystallizes in the orthorhombic system, space group P2(1)2(1)2(1), with a = 19.0881(3) A, b = 21.4435(3) A, c = 26.0799(1) A, V = 10674.9(2) A3, Z = 4, and rho(calcd) = 2.392 g/cm3. The idealized C2v arrangement of the anion results from the rotation of 60 degrees of two trigonal [W3O13] groups in the Keggin anion. Taking as reference the geometrical characteristics of the Keggin anion, it appears that the bond lengths and bonds angles within the four [W3O13] groups are not significantly modified while the mu-oxo junctions between the two rotated groups and those between the two unrotated groups involve more acute and opened W-O-W angles, respectively. The syntheses and 183W NMR characterizations of the mixed gamma-[SiW10Mo2O40]n- compounds corresponding to the oxidized (Mo(VI); n = 4) and to the two electron-reduced (Mo(V); n = 6) anions are reported. Structural analysis by 183W NMR has proved unambiguously that the C2v structure of the gamma-[SiW10O36]8- subunit is retained in both the compounds. The electronic behavior of the series gamma-[SiW10M2E2O36]6- (M = Mo or W; E = O or S) is examined, compared and related to 183W NMR data.     

骨架金属原子对Keggin阴离子电子结构和物化性质的研究

使用第一原理密度泛函理论中的离散变分方法(DFT-DVM)对(PM~1~2O~4~0)^n^-(M=Mo,W,V),(PMo~9W~3O~4~0)^3^-,(PMo~9V~3O~4~0)^6^-五种Keggin结构杂多阴离子进行了电子结构计算,讨论了骨架金属原子对Keggin结构杂多阴离子的电荷分布、成键作用、热稳定性、氧化还原性等的影响。结果表明,骨架金属原子对Keggin阴离子的电荷分布和成键作用均有一定的影响,以Mo,W,V作骨架金属原子的Keggin阴离子(PM~1~2O~4~0)^n^-的热稳定性顺序为:(PW~1~2O~4~0)~3^->(PMo~1~2O~4~0)^3^->(PV~1~2O~4~0)^1^5^-。提出了判断杂多阴离子氧化性强弱的两因素法---脱出晶格氧的难易程度和LUMO轨道电负性,并根据两因素法得到氧化性强弱顺序为:(PV~1~2O~4~0)^1^5^->(PMo~1~2O~4~0)^3^->(PW~1~2O~4~0)~3^-。同时,讨论了当(PMo~1~2O~4~0)~3^-中的Mo部分被W和V取代后,即(PMo~9W~3O~4~0)^3^-,(PMo~9V~3O~4~0)^6^-,其中取代原子对电子结构的影响,结果表明,W取代使整个阴离子的稳定性增强,但氧化性减弱,V取代,使稳定性减弱,但氧化性增强。     

六聚同多酸阴离子M_6O_(19)~(n-)(M=Mo,W,n=2;M=Nb,Ta,n=8)电子结构和化学性质的密度泛函理论研究

采用B3LYP方法在LanL2DZ水平上计算了六聚同多阴离子 (M6On-19,M =Mo和W ,n =2 ;M =Nb和Ta ,n =8)的电子结构 ,分析了它们的前线轨道、分子静电势 (MEP) .计算结果表明 ,Nb6O8-19和Ta6O8-19是电子给体 ,而Mo6O2 -19和W6O2 -19则是电子受体 ,这与它们在溶液中具有不同的化学性质是一致的     

Dawson结构硫钼杂多阴离子的电子结构

使用第一原理密度泛函理论中的离散变分方法（DFT-DVM）对（S2Mo18O62）4-的电子结构进行了理论计算,并与Keggin结构（SMo12O40）2-的电子结构作了比较分析,结果表明,（S2Mo18O62）中的电子离域地分布在整个阴离子骨架中,但极位和赤道位原子的电荷分布有明显差异。端氧与Mo之间的键均较强,中心氧与Mo之间形成的键最弱。（S2Mo18O62）4-的化学行为的活性中心是赤道位钼Moe、极位端氧Opt、极位共顶桥氧Opea、赤道位端氧Oet和赤道位共边桥氧Oeb。与（SMo12O40）2-相比,（S2Mo18O62）4-的稳定性和氧化性均较弱。但在两种类型的硫钼杂多阴离子中,Mo对其氧化性的产生起了重要的作用。     

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。     

Electronic properties of polyoxometalates: a DFT study of alpha/beta-[XM(12)O(40)](n-) relative stability (M=W, Mo and X a main group element)

Keggin heteropolyanions [XM(12)O(40)](n-) have various isomeric structures, alpha and beta being the most common. Conventionally, the alpha structure appears to be the most stable, but calculations carried out at the DFT level for X = P(V), Si(IV), Al(III), As(V), Ge(IV), and Ga(III) and M = W(VI) and Mo(VI) show that this stability depends on several factors, particularly on the nature of the heteroatom (X) and the total charge of the cluster. In this paper, we apply the clathrate model to the Keggin molecule to carry out a fragment-interaction study to elucidate when and why the traditional relative stability of various isomers can be inverted. The fully oxidized anions that have inverted the traditional stability trend in this series are [AlW(12)O(40)](5-) and [GaW(12)O(40)](5-), both of which contain a third-group heteroatom and an overall charge of -5. beta-isomers are always more easily reduced than alpha-isomers. This experimental observation suggests that reduction favors the stability of beta-isomers and one of the most important results of this study is that the alpha/beta inversion is achieved in most cases after the second reduction. The alpha- and beta-isomers may have different properties because the energy of the LUMO, a symmetry-adapted d(xy)-metal orbital, is different.     

簇离子Mo_3S_4M~（n＋）中M与Mo成键作用及电子光谱（M＝Fe、Ni，n＝4；M＝Cu，n＝5）

应用ＩＮＤＯ／Ｓ半经验量子化学方法，对簇合物离子Ｍｏ３Ｓ和Ｍｏ３Ｓ４Ｍｎ＋（Ｍ＝Ｆｅ、Ｎｉ，ｎ＝４；Ｍ＝Ｃｕ，ｎ＝５）分别进行分子轨道计算。根据计算得到的簇离子中的原子表观电荷和成键指标，说明Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ＋与Ｍｏ３Ｓ成键作用的相对强度依次是Ｆｅ－Ｍｏ＞Ｎｉ－Ｍｏ＞Ｃｕ＋－Ｍｏ。比较了用含组态作用的ＩＮＤＯ／Ｓ方法计算得到的电子跃迁能与实验得到的电子吸收光谱值，并讨论了吸收峰归属情况。对于Ｍ为Ｆｅ、Ｎｉ的簇离子Ｍｏ３Ｓ４Ｍ４＋，最低能量的电子跃迁吸收峰起源于异金属间电荷转移跃迁（ＭＭ’ＣＴ）；而Ｍｏ３Ｓ４Ｃｕ（５＋）簇离子观察到的吸收峰主要是Ｍｏ３Ｓ芯的局域内电荷转移跃迁。根据理论计算结果，由Ｃｕ＋离子到Ｍｏ３Ｓ的电荷转移跃迁谱线，大约在４６０００ｃｍ－１以上才能观察到吸收峰。从Ｍｏ３Ｓ４Ｆｅ４＋次低能量吸收峰的实验值１６６００ｃｍ－１和理论值１６５００ｃｍ－１与Ｍｏ３Ｓ的最低能量吸收峰的实验值１６６００ｃｍ－１和理论值１６９００ｃｍ－１比较，表明无论从理论上或实验上都能证实簇离子Ｍｏ３Ｓ４Ｆｅ４＋在能量为１６６００ｃｍ－１处的吸收峰是起因于Ｍｏ３Ｓ芯的局域内电荷转移跃迁。