鈦氧配位簇合物及金屬配位聚合物復(fù)合材料性質(zhì)研究.pdf

1、具備結(jié)構(gòu)的多種多樣、性質(zhì)可調(diào)的等優(yōu)勢(shì)的鈦氧配位簇合物(polyoxotitanate，POTs)材料在光催化領(lǐng)域有著非常好的應(yīng)用前景。鈦氧配位簇合物當(dāng)前存在的主要問(wèn)題是化學(xué)穩(wěn)定性較差和光吸收范圍窄，從而限制了POTs在光催化領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。因此如何改善鈦氧簇的穩(wěn)定性和提高光催化活性是重要的研究課題和重大挑戰(zhàn)。我們結(jié)合知識(shí)背景和研究經(jīng)驗(yàn)，在充分的文獻(xiàn)調(diào)研基礎(chǔ)之上提出通過(guò)制備金屬/非金屬摻雜、染料敏化的POTs，我們將致力于如何制備POTs

2、單晶，簇合物功能化及其構(gòu)效關(guān)系的系統(tǒng)研究。通過(guò)本課題的研究，歸納總結(jié)出一般性合成規(guī)律，研究結(jié)構(gòu)性質(zhì)之間的關(guān)系，并實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的光催化應(yīng)用。這些工作成果將會(huì)廣泛引起人們研究POTs材料的興趣，特別是在光催化方面。
　　多孔液體材料有著無(wú)限的前景，制備合成多孔液體應(yīng)用于氣體吸附等研究將是一門(mén)重要的課題。通過(guò)對(duì)框架材料和離子液體的選擇，得到高穩(wěn)定、流動(dòng)性、多孔性的多孔液體。為制備多孔液體提供更多可參考的例子。
　　所取得的主要研究

3、成果如下:
　　1.我們提出了一種新的策略，即通過(guò)同時(shí)完全羧基配位和異金屬摻雜的方法來(lái)改進(jìn)鈦氧簇的穩(wěn)定性和光學(xué)吸收，并詳細(xì)闡釋了金屬銦離子摻雜的異-鈦氧簇(h-POT)的一種制備方法。[Ti12In6O18(OOCC6H5)30](POTi12In6)納米團(tuán)簇在酸、堿水溶液中都具有超高的穩(wěn)定性。該納米簇結(jié)構(gòu)具有一個(gè)核心的殼體雙輪結(jié)構(gòu)和一個(gè)極性空腔。我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算確定了銦摻雜的鈦氧簇具有半導(dǎo)體性質(zhì)。在可見(jiàn)光照下，POTi

4、12In6可以產(chǎn)生明顯的光電流和可用于污染物的降解活性氧。在水體系中POTi12In6具備可見(jiàn)光下活性是一種新型催化劑。
　　2.報(bào)道了一種新型的銅摻雜的[Ti5Cu4O6(OOCC6H5)16](表示為POTi5Cu4)鈦氧簇，這種銅摻雜的鈦氧簇的光吸收擴(kuò)展至近紅外光區(qū)，其在近紅外光照下有著卓越的光熱轉(zhuǎn)換性質(zhì)及光電流性質(zhì)。這項(xiàng)工作為合成制備具有近紅外光活性的金屬離子摻雜鈦氧簇開(kāi)啟新的窗口。
　　3.我們制備合成的雙金屬摻雜

5、鈦氧簇單晶是通過(guò)溶劑熱法得到的:Ti12In4Zn4O22(OOCC6H5)24、Ti12In4Co4O22(OOCC6H5)24和Ti12Zn4Mn4O22(OOCC6H5)24，這三個(gè)鈦氧簇是同構(gòu)的。通過(guò)摻雜不同的金屬離子來(lái)調(diào)節(jié)鈦氧簇的性質(zhì)，得到的鈦氧簇表現(xiàn)出不同光吸收范圍。將這些鈦氧簇用于二氧化碳的環(huán)加成實(shí)驗(yàn)，得知有錳摻雜的鈦氧簇催化活性較高。
　　4.離子液體作為溶劑和ZIF-8({Zn(mim)2}，mim=2-甲基咪唑

6、）作為溶質(zhì)的MOF基的多孔液體。在分散之前，防止ZIF-8納米晶體的聚集在離子液體中通過(guò)增強(qiáng)ZIF-8和離子液體之間的相互作用形成穩(wěn)定的ZIF-8膠體是至關(guān)重要的。合成的ZIF-8-[Bpy][NTf2]膠體可以保持幾個(gè)月內(nèi)穩(wěn)定而不產(chǎn)生沉淀。[Bpy][NTf2]的離子尺寸大不能占據(jù)ZIF-8的孔，將ZIF-8的腔空出可以使客體分子進(jìn)入。用正電子湮滅壽命光譜和于膠體中的ZIF-8吸附I2實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該多孔液體系統(tǒng)的孔洞存在。基于MOF的多