夾心DAWSON型多酸基雜化材料的紅外表征及性質(zhì)研究

于婷婷 王婧菲 李凌飛

摘要：Dawson型多酸化合物由于其獨特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能得到了人們廣泛的關(guān)注，隨著人們不斷地研究探索，發(fā)現(xiàn)夾心Dawson型多酸材料具有更加獨特的性能，比如在電化學(xué)、磁性、光催化等領(lǐng)域。本文主要針對過渡金屬取代的這類夾心Dawson型多酸進(jìn)行研究，以Co為取代金屬合成的夾心型多酸為例，進(jìn)行紅外表征，并研究其光催化性能，結(jié)果表明此類化合物可以作為一種潛在的光催化材料來降解亞甲基藍(lán)。最后對此類化合物的電化學(xué)及磁性進(jìn)行了簡要闡述，為此類化合物的研究提供參考。

關(guān)鍵詞：夾心Dawson型多酸;紅外;光催化

Dawson型多酸化合物具有結(jié)構(gòu)多樣、氧化還原能力強以及溶解性好等諸多優(yōu)點，因而廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，例如在光、電、醫(yī)學(xué)、磁以及材料等諸多領(lǐng)域之中。當(dāng)Dawson型多酸陰離子[X2M18O62]6-失去一個{MOn}八面體單元時即可得到相應(yīng)的單缺位的多酸化合物，若在適當(dāng)?shù)臈l件下繼續(xù)失去{M2O3} 、{M3O6}單元時，即分別可以形成[X2M16] 、[X2M15]相應(yīng)的缺位Dawson結(jié)構(gòu)的衍生物。

當(dāng)兩個三缺位的Dawson型雜多陰離子共同與過渡金屬取代的金屬簇配位時，即可得到具有夾心結(jié)構(gòu)的Dawson型雜多酸化合物。過渡金屬取代的多金屬氧酸鹽酸，其結(jié)構(gòu)多樣性更為豐富，將過渡金屬引入缺位的多酸結(jié)構(gòu)之中可以構(gòu)造出新的多酸結(jié)構(gòu)。例如常見的過渡金屬有Cu、Co、Mn等，下面以Co作為取代金屬，合成的此種化合物Na16[P4W30Co4（H2O）2O112]為例，分析一下此類化合物的紅外表征、光催化性質(zhì)、電化學(xué)性質(zhì)以及磁性。

對化合物Na16[P4W30Co4（H2O）2O112]進(jìn)行紅外表征，如圖1所示。

圖1中Na16[P4W30Co4（H2O）2O112]有六個特征峰分別為3429cm-1， 1630cm-1， 1084cm-1， 933cm-1， 768cm-1， 523cm-1，其中四個吸收峰位置1084cm-1， 933cm-1， 768cm-1， 523cm-1對應(yīng)于Dawson陰離子的四種特征反對稱伸縮振動峰，由此可說明此化合物具有Dawson型結(jié)構(gòu)，無論把取代的Co金屬換成其他任意一種過渡金屬，由于他們都具有相同的多酸單元構(gòu)筑塊，多酸單元的特征吸收基本上是一致，此類化合物都具有以上四個Dawson型多酸所特有的特征峰，另外的兩個峰由于結(jié)晶水的H-O-H彎曲振動在吸收峰在約1630cm -1處形成，在3429cm -1處的寬吸收峰是-OH的伸縮振動吸收峰。

為了探究夾心結(jié)構(gòu)的Dawson型雜多酸化合物的光催化活性，我們在紫外光的照射下研究了對亞甲基藍(lán)的光解作用。實驗過程如下：150 mg的化合物粉末與90 ml濃度為10mg/L的MB溶液超聲半小時混合均勻，然后在250 W高壓汞燈下一邊照射一邊攪拌。分別在時間間隔為0，15，30和45min時，取出4 ml溶液進(jìn)行離心，取上清液用紫外分光光度計進(jìn)行分析。如圖2所示，隨著照射時間的不斷增長，溶液的吸光度明顯的降低。由此可以看出此類化合物可以作為一種潛在的光催化材料來降解亞甲基藍(lán)。

過渡金屬取代的夾心型Dawson化合物在研究電化學(xué)性質(zhì)時會出現(xiàn)三對可逆的氧化還原峰，這主要對應(yīng)于金屬鎢的三個連續(xù)雙電子轉(zhuǎn)移過程，不同化合物可能會產(chǎn)生微小的偏移。

此類夾心型Dawson化合物若取代的過渡金屬是Fe、Co或Ni等，那么合成的化合物可能會具有很好的磁性，可以將磁性好的物質(zhì)應(yīng)用于磁性材料之中。

結(jié)論：

Dawson型多酸化合物具有獨特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能，使其在很多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，例如光、電、磁等。本文主要研究的是過渡金屬取代的這類夾心Dawson型多酸，以化合物Na16[P4W30Co4（H2O）2O112]為例，分別對其進(jìn)行了紅外表征，并研究其光催化性能，結(jié)果表明此類化合物的紅外圖譜中會出現(xiàn)四個振動峰，分別在1084cm-1， 933cm-1， 768cm-1， 523cm-1附近，歸屬于Dawson型多酸的結(jié)構(gòu)單元，光催化性能實驗表明此類化合物可以作為一種潛在的光催化材料來降解亞甲基藍(lán)。

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（哈爾濱石油學(xué)院?黑龍江?哈爾濱?150029）