夾心DAWSON型多酸基雜化材料的紅外表征及性質研究

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構和優異的性能得到了人們廣泛的關注，隨著人們不斷地研究探索，發現夾心Dawson型多酸材料具有更加獨特的性能，比如在電化學、磁性、光催化等領域。本文主要針對過渡金屬取代的這類夾心Dawson型多酸進行研究，以Co為取代金屬合成的夾心型多酸為例，進行紅外表征，并研究其光催化性能，結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。最后對此類化合物的電化學及磁性進行了簡要闡述，為此類化合物的研究提供參考。

關鍵詞：夾心Dawson型多酸;紅外;光催化

Dawson型多酸化合物具有結構多樣、氧化還原能力強以及溶解性好等諸多優點，因而廣泛應用于諸多領域，例如在光、電、醫學、磁以及材料等諸多領域之中。當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的單缺位的多酸化合物，若在適當的條件下繼續失去{M2O3} 、{M3O6}單元時，即分別可以形成[X2M16] 、[X2M15]相應的缺位Dawson結構的衍生物。

當兩個三缺位的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構的Dawson型雜多酸化合物。過渡金屬取代的多金屬氧酸鹽酸，其結構多樣性更為豐富，將過渡金屬引入缺位的多酸結構之中可以構造出新的多酸結構。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、電化學性質以及磁性。

對化合物Na16[P4W30Co4（H2O）2O112]進行紅外表征，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型結構，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。

為了探究夾心結構的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溶液進行離心，取上清液用紫外分光光度計進行分析。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。

過渡金屬取代的夾心型Dawson化合物在研究電化學性質時會出現三對可逆的氧化還原峰，這主要對應于金屬鎢的三個連續雙電子轉移過程，不同化合物可能會產生微小的偏移。

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應用于磁性材料之中。

結論：

Dawson型多酸化合物具有獨特的結構和優異的性能，使其在很多領域都有廣泛的應用，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，分別對其進行了紅外表征，并研究其光催化性能，結果表明此類化合物的紅外圖譜中會出現四個振動峰，分別在1084cm-1， 933cm-1， 768cm-1， 523cm-1附近，歸屬于Dawson型多酸的結構單元，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。

參考文獻

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（哈爾濱石油學院?黑龍江?哈爾濱?150029）