多金属钽酸盐的合成及其光催化产氢性能的研究

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摘要：多金属钽酸盐在催化领域，特别是光的催化领域具有良好的性能，所以日益吸引化学工作者的眼球。然而，对于其合成条件方面，它需要在强碱性条件下才能反应合成。另外，若想把它稳定保存，也只能是在碱性条件下。在这种环境下，想让钽六转变为别的新类型的簇是很困难的，并且想引入过渡金属离子等也是难乎其难。这在一定程度上使得多金属钽酸盐的发展困难重重，除此之外，对催化领域中的应用也有一定的局限性。关键词：多金属钽酸盐；自组装；光催化70393

Self-Assembly and photocatalytic hydrogen production performance of polyoxotantalates

Abstract: Polyoxotantalates has good performance in the field of catalysis, especially in the field of photocatalysis,so aroused the concern of chemists. However, for the synthetic conditions, it needs to be synthesized in response to alkaline conditions. In addition, if it can only be stored stably under alkaline conditions. In this environment, to make six changes of the tantalum accounts for other new types of clusters is very difficult and want to introduce transition metal ions is extremely difficult. To a certain extent, the development of multi metal tantalum acid salt is difficult, in addition, there are some limitations in the application of the catalytic.

Keywords: polyoxotantalates; self-assembly; photocatalysis

1.前言

多酸，即多金属氧酸盐（POMs）,顾名思义，是一类由金属和氧等组成的化合物，其应用于很多方面，比如：材料化学、催化化学、纳米科学和药物化学等许多研究领域。[1]据我们查阅资料知道，自十八世纪二十年代时起，人们就已经论文网

开始了对多酸的研究，第一次研究的是磷钼酸。[2]由于它们在元素组成和结构方面的差异性，它大致被分为两大类：同多酸和杂多酸。[3]同多酸，是由配原子 M 与氧原子组成的，例如[W6O19]2–、[Nb6O19]8–、[Ta6O19]8–。而杂多酸，其实就是一类化合物的总称，简单地来讲，就是含有杂原子的化合物。它们又有饱和和不饱和之分。杂多酸的种类之所以繁多、数量巨大，是因为杂原子 X 价态的差异。此类化合物呢，耐碱性不好，通常情况下都是以晶体粉末的形式存在的。有六种典型的多酸阴离子，它们分别是 Silverton, Lindqvist，Keggin, Anderson, Waugh

和 Dawson 结构，[4]迄今为止，多酸化学的发展主要集中在多金属钼酸盐、多金属钨酸盐和多金属钒酸盐上，之所以对它们研究的多，不仅仅是因为在一般的酸化条件下就可以使它们的阴离子轻而易举地形成，而且很重要的一点是要保持其结构的稳定性的 pH 范围也是很广泛的。

多钨酸盐是绿色催化剂，化学家们已经对其进行了广泛而深入的研究，例如被污染的水中含有的有机物是如何被它降解的。[5-7]当然，对于其光催化产氢方面人们也做过很多次的实验，后来发现，在这一方面，当光催化剂是金属氧化物半导体时效果较好。[8-11]在金属氧化物半导体光催化剂中，光解水产氢的活性尤其高的有两种，它们分别是钽酸盐和钽的氧化物[12-14]。所以对多金属钽酸盐的研究价值还是颇高的。

2、钽多酸盐的研究进展

Lindqvist 型 K8[Ta6O19]·16H2O 是在十九世纪五十年代被公诸于世的，与其他多金属酸盐相比，多金属钽酸盐的发展更为缓慢。而且直到现在，钽六及其简单衍生物的合成是多金属钽酸盐发展的最前端。

钽多酸的发展是多金属氧酸盐的重要部分之一，而且其拥有许多独一无二的性质，比如说：所带电荷比较高、单位质量物料所具有的总面积也大、碱性强等等。由于其奇特的性质，也决定了它在许多方面都有很好的应用价值，例如：污染物降解方面、核废料处理方面以及光催化方面等。当然，它们的利用价值越高，人们对它也越来越感兴趣。但是，在合成方面的困难也不小，因为它只有在碱性水溶液中才能稳定存在，所以一旦反应条件不满足，就很难合成我们所需要的钽多酸，这也是它发展缓慢的原因之一。