构筑基于双咪唑基配体的Keggin型多酸配合物及催化性能研究

作     者：郭澳 

作者单位：北京化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宋宇飞

授予年度：2024年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 081705[工学-工业催化] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 

主      题：多金属氧酸盐 有机-无机杂化材料 晶体结构 催化 

摘      要：多金属氧酸盐（简称POMs）是一类由高氧化态前过渡金属元素与氧形成的金属-氧阴离子簇,在催化、医药等领域都具有广泛的应用。然而,多酸分子易团聚,造成材料比表面积低、与底物接触性差,限制了其进一步的应用。构筑基于多酸的有机-无机杂化材料是解决多酸团聚问题,拓展多酸功能应用的研究思路。在本文中我们通过模拟生物铜蛋白活性中心,设计合成了多种双咪唑基新型配体,详细研究了铜离子、双咪唑基配体以及多酸配位过程,并探索了不同结构配合物在电极氧化还原识别水体中阴离子污染物和硫醚选择性氧化反应中的应用研究,具体内容如下: 1.通过分子结构设计,成功合成了双咪唑-苄胺分子,并采用液相扩散法和溶剂热法分别得到了双咪唑-苄胺与铜离子的配合物以及双咪唑配体、铜离子和Keggin型多酸(H4SiW12O40、H4PMo11VO40)配位晶体结构。对多种材料进行了晶体结构的解析,发现通过溶剂热的反应过程,诱导了有机配体的C-N键在水热过程中发生断裂。探索了几类材料晶态配合物在电化学检测水体中污染物NO2-、BrO3-、Cr（Ⅵ）性能实验,实现在不同浓度污染物中的电信号的响应,具有良好的稳定性。 2.基于上一章的设计思路,调控材料结构合成了双咪唑-苯胺配体分子,分别通过液相扩散法和溶剂热法获得了配体与单独铜离子以及配体、铜离子和Keggin型多酸(H4SiW12O40、H3PW12O40、H3PMo12O40)三者的配位结构。晶体结构测试显示不同类型的多酸配位结构呈现出丰富的二维孔道。多酸配合物在硫醚化合物的选择性氧化实验中,展现出优异的催化性能,且具有良好的底物普适性、稳定性和循环性。