摘 要

室温条件下，利用自然蒸发法合成了二维超分子化合物[C₁₃H₉N₂O]₄[PMo₁₂O₄₀](1)和[C₁₃H₉N₂O]₃[PW₁₂O₄₀](2)。经过IR、TG、UV、HNMR、固体紫外漫反射、电化学、X射线单晶衍射等一系列表征，化合物(1)结构为无限延展的二维超分子结构，其中配体[C₁₃H₉N₂O] 全部在同一平面上，多酸笼结构有序排列在其中；化合物（2）为一条条双螺旋链构筑的的二维超分子化合物，其中所有的双螺旋链全部在同一个二维层上，双螺旋链内部的配体[C₁₃H₉N₂O] 全部平行于ac面，螺旋链内的单链互相形成锯齿状咬合。并对化合物(1)进行了光催化罗丹明B、亚甲基蓝探究实验，通过计算证明了其为二维光子晶体具有优异的光催化性能，并进一步做了脱硫探究实验证明了该晶体有良好的脱硫效果。

关键词：苯并咪唑；多金属氧酸盐；溶剂挥发；光催化

Abstract

Use of natural evaporation method, a synthesis of the Keggin type phosphotungstic acid and imidazole ligands dimensional supramolecular compound [C13H9N2O] together to build. Which is the unlimited extension of the two-dimensional supramolecular structure in which the ligand [C13H9N2O] all on the same plane, Acid ordered cage structures therein; by calculation proved its excellent photocatalytic properties of two-dimensional photonic crystals , the compound photocatalytic degradation of rhodamine B, methylene blue test inquiry have a significant effect, and further by simulating an oil desulfurization experiments proved that the crystal has good desulfurization effect.

Key Words：Benzimidazole； Polyoxometallate；Solvent evaporation；Photocatalys

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2多金属氧酸盐化合物研究现状 2

1.3 多金属氧酸盐的应用 4

1.4多金属氧酸盐合成方法 5

1.5选题目的及意义 5

第2章 试剂与仪器 7

2.1 试剂 7

2.2 仪器与测试 7

第3章 化合物[C₁₃H₉N₂O]₃[PMo₁₂O₄₀] [C₁₃H₈N₂O]的合成、结构、与性质表征 9

3.1化合物[C₁₃H₉N₂O]₃[PMo₁₂O₄₀][C₁₃H₈N₂O]的合成 9

3.2化合物[C₁₃H₉N₂O]₃[PMo₁₂O₄₀][C₁₃H₈N₂O]的晶体结构测定 9

3.3结果与讨论 10

3.3.1合成条件 10

3.3.2晶体结构 13

3.3.3红外光谱分析 15

3.3.4紫外-可见光谱分析 15

3.3.5电化学性质分析 16

3.3.6热重分析 17

3.4化合物[C₁₃H₉N₂O]₄[PMo₁₂O₄₀]（1）的光催化降解 18

3.4.1化合物[C₁₃H₉N₂O]₄[PMo₁₂O₄₀]光子带隙的计算 18

3.4.2催化降解亚甲基蓝 18

3.4.3催化降解罗丹明B 20

3.5小结 21

第4章化合物[C₁₃H₉N₂O]₃[PW₁₂O₄₀]的合成、结构、表征与性质 22

4.1化合物[C₁₃H₉N₂O]₃[PW₁₂O₄₀]的合成 22

4.2化合物[C₁₃H₉N₂O]₃[PW₁₂O₄₀]的晶体结构测定 22

4.3结果与讨论 23

4.3.1合成条件 23

4.3.2晶体结构 25

4.3.3红外光谱分析 28

4.3.4紫外-可见光谱分析 29

4.3.5电化学性质分析 29

4.3.6热重分析 30

4.4小结 31

第五章 结论 32

参考文献 33

致谢 34

第1章 绪论

1.1研究背景

多金属氧酸盐（Polyoxometalate，通常被读为POM）^[1~3]，乃是前过渡金属离子之间通过氧桥相连的一种多核配合物，可以被看作为是一种能够溶解的氧化物小结构，不管是形态、大小还是原子核上都有其丰富性。众所周知，在元素周期表中的d区，元素都有高的价态，这些元素与氧原子结合形成酸，将POM彼此连接起来。

在1826年，Berzelius成功地制得了第一个POM铵盐(NH₄)₃^-PMo₁₂O₄₀•nH₂O^[4]。在1864年，C.Marignac合成了第一个钨硅酸--H₄SiW₁₂O₄₀·nH₂O以及其盐，还使用了化学分析的方法准确地对其构成进行一个确认，然而一直等到1933年的时候，Keggin才用单晶X-衍射法准确地测定出了[PMo₁₂O₄₀]^3-的构成，POM的组成模型首次在化学界出现，即杂多酸的若干个边用同个多面体的紧凑堆积的模型，以后此类结构都用Keggin来命名^[5]。但是在之后的几十年里，对于POM的报道几乎是集中于结构表征上，对于POM在实际生产生活中的应用并没有过多地去研究，至此POM发展缓慢。在二十世纪六十年代之后，POM作为一种新型的高效催化剂被用于工业生产中，到九十年代之后，合成POM的方法得到了创新，例如通过在水中反应的水热合成法以及在高温下反应物直接固相接触反应等等全新的生产工艺，使POM化学发展进入了一个飞速时期。