齐齐哈尔大学毕业设计（设计）齐 齐 哈 尔 大 学毕业设计（论文） 题 目 11˗钨钴杂多酸掺杂材料制备及光降解催化性能研究 学 院 化学与化学工程学院 专业班级 化学101 学生姓名 XXX 指导教师 单秋杰 成 绩 2014年 6 月 日齐齐哈尔大学毕业设计（设计）摘要本论文采用的直接法合成了两个杂多酸盐，结构是Keggin 类型K8[Ni(H2O)W11CoO39]和K8[Zn(H2O)W11CoW11O39]，利用这两种盐与PANI反应合成了聚苯胺掺杂的多金属杂多酸盐掺杂材料通过化学氧化还原法K8[Ni(H2O)W11CoO39]/PANI、K8[Zn(H2O)W11CoO39]/PANI，并用 IR、XRD、UV 等对制备出的样品进行了表征。
此外，以所合成的掺杂材料为催化剂，在紫外灯下照射100min，研究了孔雀石绿溶液的光催化降解的反应实验研究结果表明，两种杂多酸盐掺杂材料的光降解的最佳条件一致，当孔雀石绿溶液以5mg/L为最初的浓度、加入0.08g的合成的催化剂、pH=2时，催化脱色效果最佳此时，当催化剂为K8[Zn(H2O)W11CoO39]/PANI时，孔雀石绿染料液脱色效果是85.30%；当催化剂为K8[Ni(H2O)W11CoO39]/PANI时，孔雀石绿染料液脱色率是89.92%；当催化剂为K8[Zn(H2O)W11CoO39]时，孔雀石绿溶液脱色率为48.73%；当催化剂为K8[Ni(H2O)W11CoO39]时，孔雀石绿溶液脱色率为55.63%；当没有催化剂时，孔雀石绿自动降解溶液脱色率22.97%PANI和杂多酸盐掺杂后所制备出的催化剂具有非常好催化活性关键词：杂多酸盐；Keggin；聚苯胺；掺杂；光催化；孔雀石绿；降解1Abstract In this work, Two heteropoly acid salts are synthesized by the direct method K8[Ni(H2O)W11CoO39], K8[Zn(H2O)W11CoO39] and the structure of every salt is Keggin . The materials that the two sailts doped polyaniline are synthesized by the way of chemical oxidation method K8[Ni(H2O)W11CoO39]/PANI, K8[Zn(H2O)W11CoO39]/PANI. And all of them are caterized thoroughly by UV, IR and XRD. In addition, photocatalytic degradation reaction of malachite green solution in the same time in which the synthesized materias are catalysts, is studied under the UV light 100min. After the test, the results have shown that as the initial concentration of the malachite green solution 5mg/L, the dosage of the catalyst 0.08g, the solution pH=2, the rate of the catalytic decoloring reaction is the hightest. At this point, as to K8[Zn(H2O)W11CoO39]/PANI as the catalyst, the malachite green solution decolorization rate can reach 85.30%；As the catalyst for the K8[Ni(H2O)W11CoO39]/PANI, the malachite green solution 5mg/L decoloring rate is 89.92%; When the catalyst for the K8[Zn(H2O)W11CoO39], the rate of the decolorization reaction is 48.73%; As the catalyst for the K8[Ni(H2O)W11CoO39], the decolorization rate of the 5mg/L malachite green solution is 55.63%; The degradability reaction rate of the same solution but without catalyst is 22.97%. The performance of the polyaniline doped with heteropoly acid salt catalyst K8[Ni(H2O)W11CoO39]/PANI in the solution is best.Key words: Heteropoly acid salt; Keggin; Polyaniline; Doping; Photocatalytic; Malachite green; Degrade1 齐齐哈尔大学毕业设计（设计）目录摘要 IAbstract II第1章 绪论 11.1 杂多酸概述 11.1.1多酸化学发展 11.1.2杂多酸的结构 21.1.3杂多酸的性质 31.2 聚苯胺 41.2.1 聚苯胺结构 41.2.2 制备聚苯胺常见的方法 41.3 聚苯胺的掺杂 51.3.1 聚苯胺的掺杂原理 51.3.2 杂多酸与聚苯胺掺杂的方法 51.4 杂多型物质废水处理方面的应用 61.5 本课题研究依据、目的以及意义 6第2章 实验部分 82.1 实验仪器与试剂 82.1.1 实验试剂 82.1.2 实验仪器 82.2 K8[Ni(H2O)W11CoO39]/PANI催化剂的制备 92.2.1 K8[Ni(H2O)W11CoO39]的合成 92.2.2 K8[Ni(H2O)W11CoO39]/PANI的制备 92.3 K8[Zn(H2O)W11CoO39]/PANI催化剂的合成 92.3.1 K8[Zn(H2O)W11CoO39]的合成 92.3.2 K8[Zn(H2O)W11CoO39]/PANI的制备 102.4 催化剂的表征 102.4.1 紫外光谱 102.4.2 红外光谱 102.4.3 X射线 112.5 光催化实验 11第3章 结果与讨论 123.1 NiW11Co以及NiW11Co/PANI的表征 123.1.1紫外光谱 123.1.2红外光谱 133.1.3 X射线衍射 153.2 ZnW11Co以及 ZnW11Co/PANI的表征 163.2.1紫外光谱 163.2.2 红外光谱 173.2.3 X射线衍射 183.3 孔雀石绿溶液标准曲线的测定 193.4 孔雀石绿溶液最大吸收波长的测定 203.5 NiW11Co/PANI的光催化实验 203.5.1 孔雀石绿最初的浓度随时间变化对脱色率的影响 203.5.2 孔雀石绿溶液的初始pH值随时间的变化对脱色率的影响 213.5.3 NiW11Co/PANI用量随时间的变化对脱色率的影响 223.5.4 不同催化剂随时间的变化对脱色率的影响 223.6 ZnW11Co/PANI的光催化实验 233.6.1 孔雀石绿的初始浓度随时间的变化对脱色率的影响 233.6.2 孔雀石绿溶液的初始pH值随时间的变化对脱色率的影响 243.6.3 ZnW11Co/PANI用量随时间的变化对脱色率的影响 253.6.4 不同催化剂随时间的变化对脱色率的影响 25结 论 27参考文献 28致 谢 30I1 第1章 绪论1.1 杂多酸概述1.1.1多酸化学发展距今已将近有200年的多酸化学研究史，已经发展相当成熟，是无机化学领域的一个重要方向，包括多酸类型和杂多酸类型化学。
在众多杂多酸盐中，其中12-钼磷酸铵是首先被合成的，在十九世纪二十年代由J. Berzerius所合成，只是由于那时条件的限制，这个时候并没发现其具体组成，故多酸化学的这一阶段被科学家们称为史前时期第一个被发现具体组成的多酸属于钨系杂多酸——12-钨硅酸，在六十年代由C. Marignac所合成，他利用化学分析方法第一次明确了12-钨硅酸的具体组成成分并对其进行了表征，经过分析得出相应基团的组成比例SiO2 :WO3 =1: 12，这一突破性进展标志着多酸化学研究时期的开端 接着在七十年代，C. Scheibler成功制备出了12-钨磷酸，杂多酸的第二个发展阶段的开始的标志就是12系列的磷钨酸的成功制备及Miolati-Rosenheim理论的提出 上世纪二十年代，Pauling创造性的发表了杂多酸的“花篮”式构造假说，Pauling当时所提出此假想针对的杂多酸是12系的，这一假想的提出使多酸化学发展进入多酸发展的第三个阶段步入二十一世纪，关于多酸化学的发展更是被开启了一个全新的局面，化学家们开创了多酸化学一个又一个新的发展方向，根据需要，通过分子设计，赋予物质以新的结构，发现了物质新的功能。
每年都有大量的多酸物质被制备出来[1]，形形色色的多酸型催化剂，同样它们也相应有着不同的制备方法，既可以物之间直接合成，例如用杂多酸与可溶性的碳酸盐经过高温加热反应来制备，也可以利用离子交换树脂使杂多酸通过离子交换以制备多酸型催化剂1.1.2杂多酸的结构 在多酸类物质中凡是含有杂原子的化合物别成为杂多酸杂多酸中的杂原子的作用是作为配位原子，常见的有Mo、W、V、Nb、Ta等原子，其中最高价态的Mo和W最常见，因为在最高价态下它们具有d0、d1轨道可以作为多酸类化合物的杂原子一共将近70种之多，其中包括第四周期的过渡元素、第五和第六周期的几乎全部过元素、还有少量的主族元素杂多酸是以[Mo6]与[Mo4]为最基本结构单元，其中前者属于八面体构造，而后者属于四面体构造，这两类基本结构之间可以通过不同的连接方式而组成结构不同的杂多阴离子，连接方式可以有角、边或者面的共用图1-1 常见杂多酸结构根据杂多酸中杂多原子不同和杂多酸的构造不同，常见杂多酸结构类型有六种，具体结构见图1-1在这六种常见结构中最常见的是Keggin、Dawson结构，在众多杂多化合物中结构它们是最稳定的，同时这两类结构类型的杂多物质比较易于制备。
图1-2 常见已知。