084191102崔文婧

黑龙江东方学院毕业论文（设计）题目: 磷钼钒杂多酸催化剂的合成及光催化性能研究学生姓名崔文婧学号084191102专业应用化学班级2008级指导教师王鑫学部食品科学与环境工程答辩日期2012年5月19日黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）任务书姓名崔文婧学号084191102 专业班级应用化学2008级毕业论文（设计）题目：磷钼钒杂多酸催化剂的合成及光催化性能研究毕业论文（设计）的立题依据目前，高效并且环保更好的催化剂反应研究越来越受到关注。

由于多酸比表面小、易溶于水，将均相多酸催化负载，是实现其应用的有效方法，通过负载化可以极大改善多酸的催化性能。

本文对多种杂多酸进行合成与表征，通过最佳反应条件将二氧化钛负载在杂多酸催化剂中进行光催化性能检测，对比出催化剂的催化活性。

主要内容及要求本文采用酸化—醚化法合成了含有不同钒原子数的Keggin型和Dawson型的六种杂多酸催化剂，并采用浸渍法制备了负载型杂多酸催化材料，通过红外、紫外和元素分析对其结构进行了表征及分析，研究了所合成的催化剂对有机染料亚甲基蓝降解的催化活性。

讨论了制备催化剂的浸渍时间、浸渍浓度和烧结方式等工艺条件对催化催化活性的影响，并初步探讨了TiO2负载杂多酸催化剂光催化机理。

进度安排2012年02月27日~2012年03月04日选题2012年03月05日~2012年03月11日接受指导老师的指导2012年03月12日~2012年03月18日拟定论文大纲2012年03月19日~2012年03月25日搜集、查阅、整理相关资料2012年03月26日~2012年04月15日初稿形成2012年04月16日~2012年04月22日初稿审定2012年04月23日~2012年04月29日第一次修改2012年04月30日~2012年05月03日第一次审定2012年05月04日~2012年05月07日第二次修改2012年05月08日~2012年05月13日定稿2012年05月14日~2012年05月16日论文评阅小组评审论文（设计）2012年05月19日毕业论文（设计）答辩学生签字：指导教师签字：年月日磷钼钒杂多酸催化剂的合成及光催化性能研究摘要杂多酸化合物主要是由一些前过渡元素（Mo，V，W，Nb，Ta 等）的含氧根阴离子缩合而成，以其酸性、氧化-还原性及可调控的催化性能受到广泛重视，一些以多酸为催化剂的反应已经实现工业化。

目前，高效并且环保更好的催化剂反应研究越来越受到关注。

由于多酸比表面小、易溶于水，将均相多酸催化负载，是实现其应用的有效方法，通过负载化可以极大改善多酸的催化性能。

本文采用酸化—醚化法合成了含有不同钒原子数的Keggin型和Dawson型的六种杂多酸催化剂，并采用浸渍法制备了负载型杂多酸催化材料，通过红外、紫外和元素分析对其结构进行了表征及分析，研究了所合成的催化剂对有机染料亚甲基蓝降解的催化活性。

讨论了制备催化剂的浸渍时间、浸渍浓度和烧结方式等工艺条件对催化活性的影响，并初步探讨了TiO2负载杂多酸催化剂光催化机理。

关键词：杂多酸；负载催化剂；光催化The synthesis and catalytic performance of phosphorus vanadium molybdenum heteropoly acid catalystAbstractPolyoxometalates (POMs) were primarily constituted of early transition metal cations (Mo,W,V,Nb,Ta,etc.) and oxide anions. POMs showed specific acidity, redox and tunable catalytic ability, which made POMs chemistry a rapidly growing area. Some POMs catalyzed reactions had been applied in industry. Nowadays, effective and environmental friendly catalytic oxidation was being received increasing attention. The application of POMs catalysts, however, suffered from its low surface area and high solubility. Thus, hydrogenising of POMs homogeneous catalysts was very desirable.In this paper, the acidification-etherification method was used to synthesize six acid catalysts, which contained different atomic number and the type of Keggin and Dawson structures. Heterophony and impregnation method was also used to load heterophony acid catalytic materials. Then, the acid catalysts were characterized by infrared, ultraviolet and elemental analysis. The photocatalytic degradation of organic dye ethylene blue was studied in the paper. Moreover, the preparation conditions of catalysts with dipping time, dipping concentration and sintering process related to the influence of the catalytic activity was discussed in the paper. Finally, the light catalytic mechanism of TiO2solid loaded with heterophony acid catalyst was discussed in the paper.Keywords：Heteropoly acid; Load catalyst; Photocatalysis目录摘要 (I)Abstract ....................................................................................................................................... I I 第1章绪论 (1)1.1 多酸简介 (1)1.2 杂多酸的结构与特性 (2)1.2.1 过渡金属单取代多酸催化剂 (3)1.2.2 混配多酸催化剂 (4)1.2.3 杂多酸的“假液相”特征 (4)1.2.4 杂多酸的酸性 (5)第2章实验部分 (6)2.1 主要试剂和仪器 (6)2.2 磷钼钒杂多酸的制备 (7)2.2.1 三种1:18系列磷钼钒杂多酸的制备 (7)2.2.2 三种2:18系列磷钼钒杂多酸的制备 (7)2.3 二氧化钛负载杂多酸催化剂的制备 (8)第3章磷钼酸催化剂的工艺改进及表征 (9)3.1 磷钼酸催化剂合成方法的对比 (9)3.2 磷钼钒杂多酸红外检测 (9)3.2.1 三种1:18系列磷钼钒杂多酸结构红外光谱 (9)3.2.2 三种2:18系列磷钼钒杂多酸结构红外光谱 (11)3.3 三种1:18系列磷钼钒杂多酸结构元素分析(ICP) (13)3.4 磷钼钒杂多酸紫外检测 (13)3.5 磷钼钒杂多酸的热重分析(TGA) (15)第4章二氧化钛负载杂多酸的光催化性能 (18)4.1 TiO2负载杂多酸催化剂制备工艺条件的选择 (18)4.1.1 浸渍时间对TiO2 负载磷钼酸催化剂酸强度的影响 (18)4.1.2 浸渍浓度对TiO2负载磷钨酸催化剂酸强度的影响 (18)4.1.3 烧结方式对TiO2负载磷钨酸催化剂酸强度的影响 (19)4.2 TiO2负载杂多酸催化剂的光催化性能 (19)4.2.1 光催化性能的测试 (19)4.2.2 各种TiO2负载杂多酸催化剂的催化活性 (20)4.2.3 对TiO2负载杂多酸催化剂光催化机理的初步探讨 (23)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)磷钼钒杂多酸催化剂的合成及光催化性能研究第1章绪论1.1多酸简介近年多酸化学的研究至今已有180多年的历史。

多酸又被称为金属氧簇或多金属氧酸盐(POM)，由单一前过渡元素(W，Mo，V，Nb，Ta)含氧酸根阴离子缩合而成的称为同多酸，而由不同含氧酸根阴离子(如MoO42-与PO43-缩聚形成的Keggin型钼磷酸)缩合而成的则称为杂多酸[1]。

多酸在催化、分析化学、药物及生物化学、材料化学等领域具有多方面的实用性能和应用前景，多酸化学已经成为无机化学一个重要的研究分支[1]。

目前一些以多酸为催化剂的反应已经实现工业化，如在日本已投产的年产20万吨乙酸乙酯项目中，H3PMo12O40作为催化剂使乙烯和醋酸在1MPa下直接反应，对原料的利用率达到100%[2]，消除传统工艺中液体酸的腐蚀，无需成本昂贵的酯/水分离，不仅高效，而且是对环境友好的绿色工艺；在我国如用杂多酸催化对甲酚与异丁烯烷基化生产防老剂264(抗氧剂T501)已经在吉林省投入工业应用，[NaP5Mo30O110]4-作为催化剂可用于工业脱硫。

另外，杂多酸催化的PC级双酚A、乙酸乙酯、聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)、辛(壬)基酚的连续化合成等生产新工艺已经成熟，有的己经投入生产。

这些事实充分说明了杂多酸(盐)催化剂有着极其重要的工业应用前景[2]。

多酸作为酸催化剂，几乎能够完全替代现有酸催化工艺中的矿物酸。

此外，多酸还被广泛用作氧化还原催化剂。

杂多化合物是一类含有氧桥的多核配合物，由于具有独特的分子结构及分子易于设计和组装的特点。

现已广泛用作新型高效催化剂、药物、磁性材料、高质子导体、电致变色材料、无机填料添加剂、选择电极、非线性光学材料、固体电解质、记录材料、气敏装置以及燃料电池等。