【摘要】：金屬氧簇,即多金屬氧酸鹽,簡稱多酸,從首次合成報道到如今不過百年歷史。它的應(yīng)用研究已從最初的催化領(lǐng)域擴(kuò)展到磁性領(lǐng)域、催化領(lǐng)域、手性與仿生領(lǐng)域、納米材料與表面化學(xué)領(lǐng)域,由于近些年人類意識到能源日益枯竭,開發(fā)新的穩(wěn)定清潔能源勢在必行,因此科研工作者們把目光投向了多酸這一具有優(yōu)秀催化性能的無機(jī)化合物。IIB族過渡金屬中的鈦與鋯具有較低的能帶間隙,十分適合做太陽能電池以及光催化劑,且對于鈦的重要化合物二氧化鈦?zhàn)鳛樘柲墚a(chǎn)氫的光催化劑已研究的較為深入和廣泛。相比于二氧化鈦這種常規(guī)的光催化劑,鈦氧簇合物與鋯的金屬有機(jī)框架結(jié)構(gòu)具有更多的優(yōu)勢:可以與各類有機(jī)配體結(jié)合增加對光譜吸收的范圍,使其可以應(yīng)用太陽能中最大比例的可見光;形成的框架結(jié)構(gòu)利于電子傳輸,使光解水產(chǎn)氫效率增加。目前對于鈦氧簇的研究,在新結(jié)構(gòu)合成方面已經(jīng)到達(dá)平臺期,科研工作者更注重對已知結(jié)構(gòu)的光催化性質(zhì)拓展,通過對其功能化、對結(jié)構(gòu)優(yōu)化以擴(kuò)展其對光吸收范圍,增加光催化產(chǎn)氫效率。而對于鋯氧簇和鋯金屬有機(jī)框架的研究起步較晚,如今還處在初級階段,其光催化產(chǎn)氫性質(zhì)研究較少,這將是我們科研的重點(diǎn)方向之一。本文摒棄傳統(tǒng)方法中合成鈦氧簇的毒性較高溶劑,采用醇類在較低溫條件下合成了三種六核鈦氧簇:Ti6O4(OEt)4(OiPr)4[OOCC6H5]8(1),Ti6O4(OEt)8[OOC(CH3)3]8(2)和Ti6O4(OCH3)8[OOC(CH3)3]8(3)。三者的空間群均為P21/c,但由于配體不同,其空間結(jié)構(gòu)略有不同�；衔�2與3中[Ti6O4]在超過24小時加熱100°C的條件下,會有分子部分進(jìn)行原子重排,形成另一種緊湊的[Ti6O6]結(jié)構(gòu),分子式分別為Ti6O6(OEt)6[OOC(CH3)3]6與Ti6O6(OCH3)6[OOC(CH3)3]6,然而化合物1持續(xù)加熱超過3天未出現(xiàn)Ti原子重排現(xiàn)象。對三種化合物及2與3重排產(chǎn)物的光催化性質(zhì)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)三種化合物的光催化產(chǎn)氫量與產(chǎn)氫效率均高于同樣條件下所測得的納米級二氧化鈦,且2與3重排后并不影響催化性能。對于鋯的金屬有機(jī)框架結(jié)構(gòu)合成與催化性質(zhì)研究,我們還在進(jìn)行中。
[Abstract]:Polyoxometalates, or polyoxometalates, have been synthesized for a hundred years since their first synthesis. Its applied research has expanded from the original catalysis to the magnetic field, the catalysis field, the chiral and bionic field, the nanomaterials and the surface chemistry field, because in recent years the mankind realizes the energy resources to be exhausted day by day. It is imperative to develop new and stable clean energy sources, so researchers have turned their attention to polyacid, an inorganic compound with excellent catalytic properties. Titanium and zirconium in IIB transition metals have low energy band gap. It is very suitable for solar cells and photocatalysts, and titanium dioxide, an important compound of titanium, has been studied deeply and extensively as photocatalyst for hydrogen production from solar energy. Compared with titanium dioxide, a conventional photocatalyst, titanium oxide cluster has more advantages than zirconium organometallic framework structure: it can be combined with various organic ligands to increase the range of spectral absorption. Make it possible to apply the largest proportion of visible light in the solar energy; The formed frame structure is favorable for electron transport and increases the efficiency of photodissociation of aquatic hydrogen. At present, the research on titanium oxide clusters has reached the plateau stage in the aspect of new structure synthesis. Researchers pay more attention to the development of photocatalytic properties of known structures, and optimize the structure to expand the range of light absorption by functionalizing it. Increase the efficiency of photocatalytic hydrogen production. However, the research on zirconium oxide clusters and zirconium organometallic frameworks started late, and are still in the primary stage, and the photocatalytic hydrogen production properties are less studied, which will be one of the key research directions of our research. In this paper, three kinds of hexanuclear titanium oxide clusters, Ti6O4 (OEt) 4 (OiPr) 4 [OOCC6H5] 8 (1), were synthesized by alcohols at lower temperature. Ti6O4 (OEt) 8 [OOC (CH3) 3] 8 (2) and Ti6O4 (OCH3) 8 [OOC (CH3) 3] 8 (3). The spatial groups of the three groups are all P21 / c, but their spatial structures are slightly different due to the different ligands. In compounds 2 and 3 [Ti6O4], when heated for more than 24 hours at 100 擄C, there will be an atomic rearrangement of the molecular parts to form another compact [Ti6O6] structure, The molecular formulas are Ti6O6 (OEt) 6 [OOC (CH3) 3] 6 and Ti6O6 (OCH3) 6 [OOC (CH3) 3] 6, respectively. However, no Ti rearrangement occurred in compound 1 for more than 3 days after continuous heating. The photocatalytic properties of the three compounds and the 2 and 3 rearrangement products were studied. It was found that the photocatalytic hydrogen production and hydrogen production efficiency of the three compounds were higher than those of nanometer titanium dioxide measured under the same conditions. After rearrangement of 2 and 3, the catalytic performance was not affected. We are still studying the structure synthesis and catalytic properties of zirconium.
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O627;TQ116.2

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本文編號：2309766