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重要的課題。通過對(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，即通過同時(shí)完全羧基配位和異金屬摻雜的方法來改進(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。通過摻雜不同的金屬離子來調(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?；贛OF的多