基于Keggin離子和銅配合物的質(zhì)子導體及其復合材料的合成和性能.pdf

1、隨著當今科學技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于功能材料的研究已經(jīng)日新月異，尤其是基于功能材料的有機-無機雜化材料更是現(xiàn)代材料發(fā)展的主體趨勢。這種材料根據(jù)其有機-無機化學組分間的結(jié)構(gòu)多樣性以及物理化學性能的獨特性，通過兩種或多種不同化學組分之間的相互雜化，對材料的功能特性進行不斷的互補和優(yōu)化，從而制備出新型的功能材料，并且這種功能材料在當今社會的新能源、生物藥物等方面都有著重要的應用。這種功能材料所必不可缺的組分—雜多酸，因其獨特的結(jié)構(gòu)和豐富的物理化學性質(zhì)

2、，在功能材料的制備方面具有廣闊的應用前景。我們知道，雜多酸是一種強度均勻的質(zhì)子酸，其不但具有較強的酸性，而且具有豐富的氧化還原性質(zhì)，我們通過改變分子的組成，可以調(diào)節(jié)雜多酸的酸強度和氧化還原性能。同時，雜多酸也是一種多功能的新型催化劑，它的穩(wěn)定性良好，并且對環(huán)境沒有污染，是一類大有前途的綠色催化劑。而在我們課題組所研究的固體質(zhì)子導體的課題當中，具有獨特離子結(jié)構(gòu)的Keggin型雜多酸在我們的研究當中發(fā)揮了不可忽視的作用，由于Keggin型雜

3、多酸是一種良好的固體質(zhì)子導體，因此我們經(jīng)常把它作為我們合成新型功能材料的構(gòu)筑基塊，而像這種把Keggin型雜多酸固定在各類固體基質(zhì)上，來合成我們所需的新型的固體質(zhì)子導體的方法具有快捷、簡便、穩(wěn)定且厚度可控、重現(xiàn)性良好等優(yōu)點。
　　在本論文中，我們通過4，4'-二甲基-2，2'-聯(lián)吡啶(L)、過渡金屬離子(Cu2+)和Keggin型雜多酸陰離子SiW12O404-的自組裝成功地合成了復合物1:{[Cu(L)(H2O)3]2[SiW1

4、2O40]}·7H2O。我們對該復合物的單晶結(jié)構(gòu)進行了分析，通過X-射線單晶衍射分析表明該復合物為單斜晶系，屬于C2/c空間群;紅外光譜數(shù)據(jù)顯示了該復合物中有機分子L和雜多酸陰離子[SiW12O40]4-的特征峰;熱重分析數(shù)據(jù)顯示了該復合物在溫度為100℃以下時，其整體的框架結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生什么變化; X-射線粉末衍射數(shù)據(jù)分析表明該復合物在電化學交流阻抗測試前后，其晶體的粉末樣品結(jié)構(gòu)基本沒有發(fā)生變化;電化學交流阻抗測試結(jié)果表明該復合物在溫度

5、為100℃時，相對濕度范圍為35％-98％的情況下表現(xiàn)出了良好的質(zhì)子導電性，其質(zhì)子導電率達到了10-3 S·cm-1。
　　其次，我們通過使用4，4'-bipyridine-N，N'-dioxide(dpdo)有機分子配體、第一過渡系金屬銅和Keggin型雜多酸陰離子PW12O404-，成功合成了復合物2:[Cu4(dpdo)12][H(H2O)27(CH3 CN)12][PW12O40]3，我們對該復合物的晶體結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)進行了

6、測定和分析。此外，我們還制備了基于該復合物的兩個摻雜不同配比氧化石墨烯的復合材料（2-GO1和2-GO2），并通過紅外光譜分析，熱重分析，X-射線粉末衍射分析，掃描電鏡等對該復合物以及其氧化石墨烯的復合材料進行了對比和表征。其熱重分析結(jié)果表明，它們的框架結(jié)構(gòu)在100℃以下時具有較高的熱穩(wěn)定性;X-射線粉末衍射數(shù)據(jù)分析表明在電化學交流阻抗測試前后，它們的粉末樣品結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生變化;而通過掃描電鏡的圖示分析，我們可以看到氧化石墨烯以片層狀結(jié)