Keggin型多阴离子[XW_(12)O_(40)]^(n-)(X=Si,Ge,P,As)电子性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法研究了Keggin型多阴离子[XW12O40]n-(X=Si,Ge,P,As)的电子性质,在几何优化基础上,分析杂原子对体系的几何结构,电子性质,氧化还原性质的影响。结果表明:杂原子对多阴离子的键长有影响,变化规律与杂原子半径递变一致;杂原子的电子性质影响多阴离子的氧化性,多阴离子的氧化能力随杂原子的电负性增大而提高;杂原子的核电荷数越大,该多阴离子的氧化性越强;多阴离子的酸强度与杂原子的电负性次序一致。

Keggin型缺位杂多阴离子在D301R树脂上的吸附行为研究

合成了Keggin型缺位杂多阴离子PW11O73-9(PW11),并进行了红外光谱表征,研究了PW11在D301R弱碱性阴离子交换树脂上的吸附行为,根据测定的吸附动力学曲线,提出了吸附所遵从的动力学模型,并计算了相应的速率常数.结果表明,吸附动力学符合表面过程控制的准二级吸附模型,吸附速率常数k2在298K时为4.11×10-1g·mg-1·min-1.

Keggin型钴取代杂多阴离子PW_(11)O_(39)Co(Ⅱ)(H_2O)^(5-)的电催化性能

本文用循环伏安、交流阻抗等电化学方法研究了Keggin型钴取代杂多阴离子PW11O39Co(Ⅱ)(H2O)5-(PW11Co)的电化学性质及其对H2O2和甲醇阳极氧化的电催化作用,提出了PW11Co作为阳极媒质可能的电催化机理.结果表明,PW11Co除了2对可逆的W—O骨架峰之外,在1.367 V/1.266 V处还有1对准可逆的Co峰,对应于Co(Ⅱ)/Co(Ⅲ)电对的氧化还原响应.该电极过程有质子参与,其交换电流密度i0为5.7×10-6A·cm-2.在酸性条件下(pH 2.5),PW11Co对H2O2的阳极氧化具有明显的电催化活性,耦合甲醇的氧化可使甲醇的氧化速率显著提高.

一个二维Keggin型多酸基银配合物的合成、结构及光催化性质

以3-吡啶双三氮唑(H_2L)为有机连接子,利用水热环境进行自组装,获得了一个二维Ag(I)配位聚合物:[Ag4(H_2L)(HL)(PMo12O40)]·2H_2O.单晶X-射线衍射测定得该配合物为三斜晶系,P 1空间群,a=13.035(5),b=13.714(5),c=16.606(6),α=97.835(7)°,β=92.547(7)°,γ=107.895(4)°,Z=2,V=2786.9(18)3,Mr=2715.19,Dc=3.236 g/cm3,μ=4.113 mm-1,F(000)=2532,S=1.016,R=0.1556,wR=0.4692.配合物中,四种配位环境的Ag+通过两种配位模式的3-吡啶双三氮唑配体连接成一维金属-有机带,相邻的金属有机带通过三连接的多酸阴离子PMo12O403-拓展成二维配位聚合物网络.该配合物对亚甲基蓝在紫外光下的光催化性能也被研究.

Keggin型钴取代杂多酸盐PW_(11)O_(39)Co(II)(H_2O)^(5-)的合成与表征

在中性水溶液中合成了钴取代的磷钨杂多阴离子PW11O39Co(II)(H2O)5-,并进行了红外、紫外可见光谱和循环伏安表征.实验结果表明,PW11O39Co(II)(H2O)5-具有Keggin型杂多离子的结构,在700～1100cm-1的范围内有4个特征振动吸收;在200nm和252nm附近分别有一个紫外吸收带,在400～470nm和470～650nm处分别有一个可见吸收带;除了两对W-O骨架波之外,在1.341V和1.259V处有一对Co(II)/Co(III)的氧化还原波.

柱撑粘土矿物材料的晶体结构和晶体化学特征

以铝基柱撑粘土矿物和钛基柱撑粘土矿物为例 ,讨论了柱撑粘土矿物材料的晶体结构和晶体化学特点。Al多核笼状阳离子基团的结构形式为 1∶ 12 Keggin型离子 ,Ti多核笼状阳离子基团的结构形式为 2∶ 18Dawson型离子 ,两类笼状阳离子的直径均在 1nm左右 ,前者的高度约为 0 .9nm,后者的高度约为 1.4nm。经与粘土矿物层间阳离子交换后 ,择位固定在粘土矿物层间。由于多核笼状阳离子与粘土矿物硅氧四面体层之间形成了较强的化学键 ,其具有不可交换性。铝基柱撑粘土和钛基柱撑粘土的层间孔道分别为 1.2 nm× 1.2 nm× 1.2 nm和 0 .5 2 nm× 0 .5 2 nm× 1.6 0 nm。柱撑粘土矿物材料有很好的化学稳定性和耐热性 ,且又具有一定的层间化学活性 ,可用于催化剂载体 ,由于它又具有选择性吸附能力 。

PW_(11)O_(39)Co(Ⅱ)(H_2O)^(5-)的均相及异相体系可见光催化性能研究

以模型污染物罗丹明B(RhB)的光降解为探针,评估了Keggin型钴取代杂多阴离子PW11O39Co髤(H2O)5-(PW11Co)及其异相体系PW11Co/D301R的可见光催化活性,提出了光催化反应的机理,同时考察了催化剂用量、溶液酸度以及溶液中PW11Co和RhB的相互作用对RhB可见光催化降解速率的影响。实验结果表明,PW11Co均相体系及其异相体系PW11Co/D301R对RhB的可见光降解均有较高的光催化活性,但PW11Co/D301R的光催化活性更高。导致RhB降解的主要是羟基自由基。与PW11Co均相体系相比,在PW11Co/D301R异相体系中由于PW11Co与RhB的配位作用大为减弱,同时D301R对RhB具有富集作用,因而大大提高了RhB的光催化降解速率。

类光-芬顿体系PW_(11)O_(39)Fe(Ⅲ)(H_2O)^(4-)/H_2O_2可见光催化降解罗丹明B

以Keggin型铁取代杂多阴离子PW11O39Fe(Ⅲ)(H_2O)4-(PW11Fe)为可见光活性组分构建了一个类光-芬顿体系(PW11Fe/H2O2),并用于模型污染物罗丹明B(Rh B)的可见光催化降解,同时考察了H2O2浓度、PW11Fe浓度、Rh B初始浓度及溶液p H值对Rh B可见光催化降解速率的影响,讨论了Rh B光催化降解的动力学性质。实验结果表明,当溶液p H=4.5时,由0.6 mmol·L-1PW11Fe和4 mmol·L-1H2O2构成的体系对Rh B的光催化降解效果最佳,0.01 mmol·L-1的Rh B在250 W金卤灯照射下反应60 min,其降解率达到100%,反应240 min,总有机碳(TOC)去除率约48%。羟基自由基猝灭和电子顺磁共振(EPR)实验表明,PW11Fe/H2O2体系在可见光照射下产生羟基自由基,从而导致Rh B的快速降解,降解反应的表观速率常数k为(6.2±2)×10-2mmol·L-1·min-1。

PW_(11)Fe/CS/CNTs/C复合膜电极的制备及在H_2O_2电化学传感器中的应用

以壳聚糖(CS)为吸附剂和成膜剂,Keggin型铁取代杂多阴离子PW_(11)O_(39)Fe(Ⅲ)(H_2O)^(4-)(PW_(11)Fe)为电催化剂,碳纳米管(CNTs)为导电助剂,集成吸附法和溶胶-凝胶法将PW_(11)Fe固载在石墨电极表面制备了PW_(11)Fe/CS/CNTs/C复合膜电极,并用电化学方法研究了该电极的电化学行为及其影响因素,同时研究了电极对H_2O_2还原的电催化活性及作为H_2O_2电化学传感器的可能性。实验结果表明,PW_(11)Fe/CS/CNTs/C复合膜电极具有PW_(11)Fe类似的电化学行为及对H_2O_2还原的电催化活性,用于H_2O_2的安培检测,电流响应灵敏度为0.30 mA·cm^(-2)·(μmol/L)^(-1),检出限为7.3μmol/L(S/N=3)。