基于多金属氧酸盐的有机-无机杂化材料的合成与结构表征 摘 要 ：本论文在中温水热条件下，结合分子设计思想，以Keggin型多金属氧酸盐为基本构筑单元，同时引入过渡金属Cu及有机含氮配体，通过自组装反应构筑了一例基于多金属氧酸盐的有机-无机杂化材料：[Cu3(4,4’-bpy)3][HSiW12O40]•(C3H4N2)（1） (C3H4N2=咪唑 )X-射线单晶结构分析表明，化合物1由0.5个pseudo-Keggin多酸阴离子[HSiW12O40]3-，0.5个游离的咪唑分子和1.5个配合物离子[Cu(4,4’-bpy)]33+ 组成化合物1通过多酸离子、Cu2+和配体连接成3-D结构31621 研究了反应体系的pH值、过渡金属和有机配体等因素对J基于多酸的杂化化合物的作用情况利用X-射线单晶衍射推测化合物结构，然后对化合物进行了红外、元素分析、XPS能谱、紫外以及X-射线粉末衍射等多种表征，还测定了化合物的循环伏安曲线，这些工作为探索多酸的性能与结构之间的联系奠定基础，也为该类材料的应用研究提供理论方面的支持 毕业论文关键词：水热合成；有机-无机杂化化合物；多金属氧酸盐；表征；结构 Structures and Syntheses Characterizations of Organic-Inorganic Hybrid Materials Based on POMs Abstract: The aim of this dissertation is to use the classical Keggin polyoxometalates (POMs) anions asbuilding blocks to construct organic-inorganic hybrid materials based on Keggin polyoxometalates under hydrothermal condition：[Cu3(4，4’-bpy)3][HSiW12O40]•(C3H4N2)(1)．Single crystal X-ray diffraction analysis reveals that the asymmetric unit of compound 1 is consists of half a pseudo-Keggin anion [HSiW12O40]3-，one and a half transition metal complexes [Cu(4，4’-bpy)]33+ TMCs and half a dissociated imidazole moiety．A 3-D framework is constructed from copper ions，4，4′-bpy and POMs． 源自-六\维|论*文\网(加7位3249`114 The reaction system pH value，transition metals and organic ligands on the influence of hybrid materials were studied．The compound has been characterized by IR，X-ray structural analyses，elemental analysis，X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)，UV-Vis and X-ray powder diffraction(XRD)．The electrochemistry property of the compound have been studied, which provide theoretical basis in the explorations of properties and structures for the compound． Key Words: Hydrothermal Synthesis；Organic-Inorganic Hybrid Compound; polyoxometalates；Characterization；Structures 目 录 摘 要 1 引 言 2 1 实验部分 4 1.1 仪器与试剂 4 1.2 实验原理 5 1.3 实验方法 5 2 结果与讨论 5 2.1 化合物的结构 5 2.2 化合物1的谱学表征 8 3 结论 10 参考文献 10 致 谢 13 引 言 多酸化学是关于同多酸和杂多酸的化学，是无机化学中的一个重要研究领域。
其组成元素从最初的V、Mo和W等前过渡元素已拓展到涵盖元素周期表上的几十种元素，但是就其应用性来讲，含V、Mo和W的多金属氧酸盐应用较为广泛[1-2]多金属氧酸盐的发展已经有一多年的历史，1826年，人类史上第一个有文字记载的杂多化合物被Berzelius发现，这就是我们今天所熟知的(NH4)3PMo12O40•nH2O杂多酸[3] 20世纪60年代以前，多酸化学发展地非常缓慢，直到20世纪80年代后，多酸化学的研究才受到人们的高度重视由于多酸具有特殊形状的晶体结构和优异的性质，使得多酸化合物在磁性材料、吸附材料、催化、医药等许多方面取得非常成功的应用[4-8]近年来，人们在基于多金属氧酸盐的无机-有机杂化材料的合成和性能研究方面取得了很大进展 : 大量实验表明，水热合成是制备新型多酸材料的一种非常有效的方法，水热合成法还可以有效地解决反应物不溶的问题由于Keggin 型多金属氧酸盐具有潜在的应用价值，长时间以来一直受到人们的重视因此，具有独特结构和特殊化学性质的Keggin结构的多金属氧酸盐更加备受关注，已经有很多以Keggin型多酸为基本单元的有机-无机杂化材料被报道[9-14]。
这类化合物可以在分子水平上进行修饰, 并且可以获得令人意想不到的特殊结构、组成和化学特性 XX年，徐吉庆课题组报道了第一个Keggin结构支撑的过渡金属化合物，该化合物的多酸阴离子是[PW12O40]5- [15]，该化合物的结构如图1（左）所示XX年，以[PW12O40]3−多酸阴离子为模板剂的三维骨架结[Cu3(4,4’-bipy)(MeCN)2] PW12O40•2C6H5CN[16]也被报道王恩波组在XX年合成了一个具有手性结构的杂多酸化合物：(KH2)[(D/L-C5H8NO2)4(H2O)Cu3][BW12O40]•5H2O[17]，如图1（右）所示 图 1（左） [PW12O40Ni(2,2’-bipy)2(H2O)]3- 的结构； (右) (KH2)[(D-C5H8NO2)4(H2O)Cu3] [BW12O40]•5H2O 的多面体和球-棍模型 图 2 {[HnXW12O40] [Cu(4,4’-bipy)]3}[4,4’-bipy] 的3-D骨架结构 XX年，J. Peng 课题组报道了两个结构新颖的六支撑Keggin型多酸衍生物 [18]，{Cu(4,4’-bipy)}作为桥连基团连接POMs形成成2-D层状结构，另一个1-D聚合物链连接相邻的2-D层形成结构独特的3-D骨架结构（见图2）。
本论文在中温水热条件下，结合分子设计的思想，以Keggin型多金属氧酸盐为基本构筑单元，同时引入金属Cu及咪唑配体，合成了一例基于多金属氧酸盐的杂化化合物：[Cu3(4,4’-bpy)3][HSiW12O40]•(C3H4N2)（1）(C3H4N2=咪唑 )化合物1是一个具有3-D骨架结构的杂多酸化合物利用X-射线单晶衍射确定晶体结构，然后对化合物进行了但经测试、红外、元素分析、X-射线光电子能谱、等多种表征，还测定了化合物的循环伏安曲线。