POM_APS_TiO_2杂化光催化剂的制备及表征_周萍

第19卷第4期20()3年12月齐齐哈尔大学学报JournalofQiqiharUnivesriytVol.19,No.4Dee.,20()3尸OM一APS一jTO。杂化光催化剂的制备及表征周萍李莉宋旭梅田志茗姜淑娟·(齐齐哈尔大学,齐齐哈尔16106)摘要:采用自组装技术合成负载型多酸一有机胺一二氧化钦杂化催化剂凡MIn(H20)Pw,:。一APS-~Ti压],[PA=s(CZH,0)。SICHZCHZCHZNHZ],通过XRn、I,r一IR和元素分析等手段,对其组成和结构进行表征。结果表明:该杂化催化剂中eKgign阴离子的基本结构未发生变化,Kgeign阴离子与有机胺修饰的iTo:载体通过M~N配位键结合,而不是单纯的吸附。很好的解决了非均相反应中,负载型多金属氧酸盐易脱落的问题。所以此类光催化剂耐水性好,不易溶脱,可重复使用。关键词:多金属氧酸盐;自组装技术;光催化中图分类号:TQ42.683文献标识码:A文章编号:107一984X(20o3)04一024一03多金属氧酸盐(oPlyoxometalate简称POM),POM是多氧簇配合物,具有强氧化性和强酸性,是优良的多相或均相选择氧化催化剂或酸催化剂1一31。多酸化合物的阴离子结构稳定,性质却随组成元素不同而异,可以以分子设计为手段,通过改变分子组成和结构来调变其催化性能,以满足特定催化过程的要求;多酸化合物是一种环境友好型催化剂fl4,本身毒性小,催化有机化学反应的副产物少,可减少对环境的污染和对设备的腐蚀。随着POM应用于催化领域的深人进行,它的不足也逐渐表现出来。首先,由于POM是强的Bm6tde酸,极易溶于极性溶剂中;其次,PoM比表面积很小(1一lom飞),表面酸氧化活性点较少,这就限制宇其固有的催化性能的发挥,给催化剂的分离和回收带来了困难。因此,将杂多酸固载成为目前研究的新方向{5,。本文用有机胺(APs)修饰的采用程序升温制备的锐钦矿iToZ为载体,通过自组装技术使一取代eKgin结构的Pwl:Mn与修饰后的载体键合,制备了一种新型的耐水性含多酸PW:IMn的杂化催化剂K,汇Mn(HZO)Pwl:。二APS一TOIZ]。由于杂化催化剂母体PW,,Mn与修饰后的载体之间存在新化学键,从而避免了PW:IMn在光催化过程中的脱落,使催化剂易分离,可循环使用。实验部分1.1试剂与仪器异丙氧基钦(TxP,9`95%,Junsei化学公司,日本);丙醇(IPA,99.9%,Junsei化学公司,日本):丙基三乙氧基硅烷(APS,美国NeweJsrey公司;)盐酸;硝酸;磷钨酸;Mn1C2;乙酸;醋酸钾(所用试剂均为分析纯)高压釜(R一211型,反应工程股份有限公司,朝鲜);80一1型离心机(江苏国华仪器厂);78毛型磁力加热搅拌器(杭州仪表电机厂);TU一1901型双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司);1.2制备1.2.1载体的制备30mlIPA于容器中,搅拌下滴人0.lmol的TIP和HZO,搅拌水解h2,以2℃m/in的速度升温至20℃保持20℃lh,冷却至室温,干燥得锐钦矿iT02。收稿日期:203一08一10作者简介:周萍,女,1961年生,副教授,主要从事无机及分析化学教学与科研工作。*203级毕业生。第4期POM一APS-TIO:杂化光催化剂的制备及表征.1.22载体修饰取.059锐钦矿Ti02分散在25ml甲苯中,再加人.0smlAPS。将此混合溶液回流且室温搅拌1h2,然后离心分离,即可获得APS修饰的载体钦1.2.3杂化催化剂的合成根据文献`7]方法合成母体Pw,1Mn,取上述修饰后载体.059,分散在PW::Mn溶液(0.25沙w,:Mn和50耐HZo)使溶液pH在6一7之间,室温搅拌2h4,离心分离,用10oml80℃的蒸馏水洗数次,室温干燥,即可获得被胺修饰的二氧化钦负载型多酸杂化催化剂Pw,,Mn一APS一ITOZ。2结果与讨论2.1载体表征XRD是证明化合物具有层结构的有利手段。因此,将用程序升温水热法和溶胶一凝胶法制备的ITOZ用XRD进行表征。结果列于图l中。由图可见,(下)中28=25.4700,54.322“处有明显衍射峰,这是锐钦矿iTo:的特征峰,表明程序升温水热法有利于锐钦矿ITOZ的生成;(上)中虽有衍射峰,但峰形较宽,证明溶胶一凝胶法制备的ITOZ几乎都为无定形iT伍。2.2母体及杂化催化剂红外光谱表征图2为母体红外光谱,母体PW,MIn在700一1loocm一,的指纹区有代表其结构特征的振动吸收峰,它们是P一。(lo6oem一,),}百ntensity1了气一2气~-_一图l锐钦矿iT02(下)和无定形iT伍(上)xRO表征结果w=o(96oem一`)和w一。一w(s89em一,,719cm一,