Keggin型钨-氧簇合物的水热合成与晶体结构(2)
最近这段时间，金属氧簇化学的新突破是由利用POM和过渡金属配合物（TMCS）合成了大量的杂化材料[16-19]。利用POM和TMCS的这种组合，将会合成出更多有着迷人结构和应用价值的原料。POM和TMCS结合的多样性，一系列实用的有机无机杂化材料被合成出来。最近几年，利用一种全新方法水热法合成金属-氧簇，逐渐制成了一系列新颖结构的金属-氧簇合物[20-22]。
在上述研究背景下，通过不断地探索和不断地研究，本文利用水热合成法，成功地合成出了两种结构比较新颖的Keggin型钨-氧簇合物：(4,4′-H2bpy)2[SiW12O40]•2H2O (1)和{[PW12O40][Cu(4,4'- bpy)]2}[Cu(4,4'-bpy)] (2) (bpy=吡啶)。化合物1形成了三文超分子网络结构，这种特殊结构是在O•••O 和O•••Ow 两种氢键的相互作用下形成的，化合物2通过[Cu(4,4'-bpy)]+ 和Keggin 结构的[PW12O40]3-簇阴离子之间的Cu–O共价键作用形成二文层状结构。反应产物可以受到很多因素的影响，例如反应温度、pH值和反应时间等。其次利用X-射线单晶衍射、红外、紫外以及元素分析等技术研究化合物的结构与性质，为以后能合成出结构稳定、性能优异的金属氧簇提供新想法。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
实验过程所用的试剂均为分析纯，表1是所用的试剂，实验中用到的仪器如表2所示。
表1 实验所用试剂
试剂名称 生产厂家 纯度
H4N10O40W12•xH2O 天津市光复精细化工研究所 AR
H4[SiO4(W3O9)4]•xH2O 沈阳新兴试剂厂 AR
H3PO4 北京北化精细化学品责任有限公司 AR
CuCl2⋅2H2O 上海程新实业有限公司 AR
NH3•H2O 百灵威科技有限公司 AR
HCl 潍坊恒丰化工有限公司 AR
4,4-联吡啶 铭扬化工有限公司 AR
表 2 实验所用仪器
仪器名称 生产厂家 仪器型号
元素分析仪 Perkin-Elmer 240C
红外光谱仪 Pekin-Elmer SPECTRUM ONE FTIR
X-射线单晶衍射仪 Siemens SMART CCD
紫外-可见分光光度计 Shimadzu UV-3100 Spectro-photometer
等离子体发射光谱仪 Perkin-Elmer Perkin-Elmer Optima 3300DV
1.2 实验方法
1.2.1 化合物1的合成
将H4[SiO4(W3O9)4]•xH2O (0.5 g)、CuCl2•2H2O (0.34 g)和4,4′-bpy (0.05 g) 溶解在15 mL蒸馏水中，室温下搅拌2 h后，用NH3•H2O将溶液的pH值调到3，把反应物放入到反应釜，调节鼓风干燥箱温度为160 ºC，把反应物放入加热4天，然后把产物冷却至室温后，打开反应釜，得到橙色晶体，对晶体洗涤并干燥后称重，根据W计算产率为61 %。
1.2.2 化合物2的合成
将H4N10O40W12•xH2O (0.723 g), H2C2O4•2H2O (0.252 g), H3PO4(0.18 mL), CuCl2•2H2O (0.170 g)，4,4'-bpy (0.189 g) 和蒸馏水(15 mL)混合，室温下搅拌2 h后，向混合物中加入HCl将pH值调到3.5，把混合物转移到内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，在160 °C的温度下晶化5天，将反应釜冷却到室温后得到黑色晶体，将黑色晶体用水洗涤，并干燥称重，产率为40 %（按W计算）
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