含邻苯二甲酸的钛氧簇的研究(2)

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含邻苯二甲酸的钛氧簇的研究引言

二氧化钛通常又称钛白粉，为白色粉末，其粒径处于1～100 nm之间，理化性质相当稳定，折射率高，密度较小，耐久性很好，具有很强的遮覆性[7]。这些性质使它的适用性很广泛，逐步成为世界上销售量排名第三的无机化工产品，使其在化学化工领域占据着十分重要的地位。由于纳米二氧化钛比普通二氧化钛具有更多优点如比表面积大，表面活性较高，光催化降解有机物活性也明显增强[8]。由于它特殊的性质在其应用中具有重要的作用，许多国家开始对纳米二氧化钛内部结构进行深入的研究。纳米二氧化钛具有优异的光电转换特性、良好的光吸收特性、特别的颜色效应、隧道效应、量子效应[9]，和紫外屏蔽及光催化等作用，在汽车、卫生保健、化妆品、环保、废水处理、功能性涂料、各种光催化过程、光电转换、太阳能等方面广泛应用[10]。

自从1967年X射线发现第一个钛氧簇晶体结构，无数此类钛氧簇随之被发现*751+文-论^文\网|www.751com.cn，钛原子数从3增加到34个以及配体种类（除了氧和烷氧基团）[11]也在增多。钛氧簇合物，作为钠米级的钛氧化物的模型，提供了关于键合结构和表面改性稳定度方面的信息。钛氧簇，又称多钛氧酸盐，即多酸，是多金属氧酸盐中一个重要分支[12]，除了具有多金属氧酸盐的一般通性外(结构多样以及在药物化学和催化上的应用等) [13]，在合成、结构、性质等方面具有特殊性。钛氧簇合物的合成是在水的存在下控制钛醇盐的水解。美国罗兹和桑切斯认为，大多数簇合物采取布置紧凑的球体状结构，特别是两个大簇Ti17和Ti18加入氧酸盐络合物显示出Keggin的结构[14]，取代的钛氧簇构成钛氧簇的一个重要亚类。虽然较小的簇因为空间位阻排斥在配位体之间表现出更开放的结构框架（非紧凑结构），但是超过18个核的钛氧簇合物是通过融合两个小球簇构建的，如Ti28 [15]，这是钛氧簇合物的自收敛性[16]，这种高度紧凑的结构在金属-氧核的构造，对增加杂多阴离子化学簇的稳定性很重要。钛氧簇合物结构为[TinOm(OR)x(L)y]，由于钛原子有着不同的配位数，配位形式的不同，配位体的不同，使得钛氧簇合物的结构变化多样[17]。

根据钛氧簇的配体不同通常情况下可以把钛氧簇分为三类：纯羧基氧簇，缩合钛氧醇盐结构和含多齿配体的羧酸。钛氧簇合物合成是以水作溶剂控制钛醇盐的水解，多钛氧酸盐的合成方法有很多，比如溶剂热（水热）法、常规法和离子液体法、电化学法、光化学法、微波法、液相接触反应法、固相反应法等[18]。应用比较广泛的是前三种，现在溶剂热法最常用主要由于溶剂热法的操作简单、省时省力。目前钛氧簇合物合成研究有两大方向：一是对已有的基础结构进行修饰，使其具有新的功能；二是合成新型结构的纯钛氧簇合物或掺杂金属的钛氧簇合物[19]，其中对于钛氧簇合物的光催化性质研究的最为广泛与深刻。随着表征仪器的技术发展以及人们的不懈努力，人们开始有极大的兴趣去设计和合成新的钛氧簇。虽然钛氧簇合物适合在酸性下成长，稳定性好，但是目前所研究的化合物都是含一个羧酸的钛氧簇合物。而金属-芳香羧酸配合物因具有特别的光学特性、生物学活性、催化活性和磁学性质等越来越受到广泛关注。

为了得到性质更为优良的钛氧簇合物。通过将一些功能有机小分子配体对钛氧簇合物进行修饰，使其在结构和性能上得到改善[20]。由于二羧酸配体可以导致中心金属的配位数扩大，稳定性高于OR 配体，通过控制水解获得钛酯的初级水解产物，形成不规则网状结构[21]，并论文网使簇的组装具有更广阔的研究空间，所以现在很多科学家致力于用含两个羧酸的配体如邻苯二甲酸修饰钛氧簇合物。邻苯二甲酸的金属配合物在多个化学领域方面有着重要的应用价值[22]。而目前，以钛氧簇为基础进一步研究TiO2/C复合材料的相关报道还很少，所以本次实验的目的是根据文献在合成含功能邻苯二甲酸的钛氧簇晶体的基础上进一步研究其煅烧后产物的形貌和结构表征。