稀土—钛氧簇合物的合成、结构及光电性质研究

发布时间：2020-07-04 21:29

【摘要】：稀土-钛氧簇合物是一种具有良好光电性能的团簇材料,不仅具有较低的禁带宽度,能提高对太阳光的有效利用率,还具有较好的稳定性,在催化过程中不失活。目前,有关稀土-钛氧簇合物的报导很少仅有十几篇,且大部分侧重结构描述,对性质研究较少。基于此,本论文以稀土-钛氧簇合物为研究对象,选用羧酸类配体和螯合配体,得到了一系列稀土-钛氧簇合物,并对它们的结构、光电性质等进行研究。具体内容如下:一、分别以羧酸类配体醋酸(CH3COOH)和对甲基苯甲酸(p-Toluic),钛酸异丙酯(Ti(OiPr)4)、醋酸稀土盐(Ln(Ac)3)为原料,通过溶剂热法得到六个稀土-钛氧簇合物Ln2Ti8(1-6),并探究配体不同对光电性质的影响。实验结果表明:对甲基苯甲酸配位的Ln2Ti8表现出更好的光电活性,其循环伏安扫描曲线光照前后增大约4-5倍,而醋酸配位的Ln2Ti8仅增大约3倍。同时,对甲基苯甲酸配位的Ln2Ti8光电流响应也强于醋酸配位的Ln2Ti8。二、分别以螯合配体水杨酸(Salicylic acid)和3-甲氧基水杨酸(3-Methoxysalicylic acid),钛酸异丙酯(Ti(OiPr)4)、稀土盐(Ln(Ac)3/Ln(NO3)3)为原料,通过溶剂热法得到八种稀土-钛氧簇合物[Ln1Ti6(7-10)、Ln2Ti6(11-14)],并探究结构不同对性质的影响。实验结果表明:Ln2Ti6相较于Ln1Ti6表现出更好的光电活性。Ln2Ti6的循环伏安扫描曲线光照前后增大约4倍,而Ln1Ti6仅增大约3倍。同时,Ln2Ti6光电流响应也强于Ln1Ti6。三、以具有螯合作用的邻菲Up琳(1,10-Phenanthrolinehydrate)为配体,通过溶剂热法成功得到新型钛氧簇合物Ti14(15),该簇合物是第一例具有金红石构型的钛氧簇合物。实验结果表明:该簇合物稳定性高,其禁带宽度为2.58eV低于商用P25的禁带宽度(约为3.2eV),其光电流响应为1.01μA/cm2,约为商用P25的2倍。
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O641.4
【图文】：

簇合物,钛氧,结构示意图,溶液

该复合材料中，ＣｄＳ的禁带宽度最小，能由电子，纯钛氧簇提供空穴－电子对，ＭＩＬ－１者共同作用形成一个高效能催化剂。逡逑水解成Ｔｉ０２，在水中得到钛氧簇合物基本这个难关，接连报导了数篇在水中合成的钛溶胶凝胶法成功得到不同核数的钛氧簇合酸氧钛溶解在水中，往其中加入ＣｓＣｌ之后即组利用四氯化钛和硫酸氧钛在高酸性的水水溶剂中得到了钛氧簇合物［Ｔｌ１８０２７（ＯＨ２）３Ｇ（Ｓ、硫酸以及四丁基氯化铵按照一定的比例混到清液，约３周后会得到该簇合物。它是一结构十分相似，不同的反应物和配比能得８｝。逡逑

结构示意图,簇合物,过渡金属,钛氧

１．３．１过渡金属－钦氧簇合物逡逑２００８年，Ｗｉｌｌｉａｍ邋Ｈ．邋Ｃａｓｅｙ报导了过渡金属－钛氧簇［Ｔｉ１２Ｎｂ６0４４；Ｔ，其具有较逡逑好的稳定性，溶解性％。如图１－２所示，该簇合物的结构对称性极高，其中的钛逡逑和过渡金属均与六个原子配位。这是科学家们首次得到过渡金属掺杂的钛氧族合逡逑物，相较于传统的簇合物稳定性有所提升、禁带宽度有所减小。随后，Ｐｈｉｌｉｐ逡逑Ｃｏｐｐｅｎｓ、Ｕｌｒｉｃｈ邋Ｓｃｈｕｂｅｒｔ、Ｄｏｍｉｎｉｃ邋Ｓ．Ｗｒｉｇｈｔ等课题组相继报导了多个过渡金属逡逑簇合物如｛ＴｂＭｍ｝、｛ＦｅＴｉ５｝、｛ＺｍＴＵ｝、｛ＣｄｔＴｂ｝、｛ＴｉｗＭｍ｝等，这些簇合物的逡逑禁带宽度变化明显，相较于商用锐钛矿的己大大减小［３８４Ｑ］。逡逑Ｎｂｖ逦Ｎｂｖ逡逑图１－２丨Ｔｉ１２Ｎｂ６丨结构示意图逡逑２０１６年，张建课题组报导一例过渡金属－钛氧簇合物Ｈ２｛Ｔｉ４Ｃｄ咖２－０）办３－０）２逡逑（００ＣＣ（ＣＨ３）３）１２（０＇Ｐｒ）２｝，通过两个／＾２－０和两个／＜３－0相连形成平面的｛Ｔｉ４Ｃｄ２｝，并逡逑开创性地将该簇合物进行光催化产氢实验，结果表明这个簇合物在８小时能稳定逡逑产氢２４叫１0１且能循环利用［４１］。逡逑３逡逑

【参考文献】