多酸论文多酸结构类型综述

多金属氧酸盐，英文名为Polyoxometalates,简称POMs,是一类由高价态的前过渡金属离子(主要指V、Nb、Ta、Mo、W)和氧连接组成的多金属氧簇化合物。多金属氧酸盐化学至今已有一百七十多年的历史，是无机化学中的一个重要的研究领域。早期的多酸化学认为多酸是由两个或两个以上的无机含氧酸根阴离子脱水缩合得到的一类化合物，根据组成不同可以分为同多酸和杂多酸。其中，同种类的含氧酸根离子缩合形成同多阴离子，其酸为同多酸；不同种类的含氧酸根离子缩合形成杂多酸阴离子，其酸为杂多酸。它们是多金属氧酸盐化学的两大组成部分。多金属氧酸盐有六种经典结构类型，包括Keggin结构、Dawson结构、Anderson结构、Waugh结构、Silverton结构和Lindquist结构。其中，Lindquist结构是一种最重要的同多阴离子结构类型，其它五种均为杂多阴离子的结构类Keggin结构杂多阴离子的通式可表示为[XM₁₂O₄0]"(X=P,Si,Ge,As,M=Mo,W,V),该结构由12个MO₆八面体围绕着中心XO₄四面体构成，整个结构具有Td对称性。结构中共有四组三金属簇M₃O13,它们之间以及与中心四面体之间都是共角相连。我们知道，由钼和磷组成的多金属氧酸盐是多酸化学的重要组成部分，也是近年研究热点之一。而由钼磷组成的多金属氧酸盐主要有5种结构类型，即[P₆Mo18O73]¹²-等，含有四面体杂原子的Keggin结构杂多酸及其盐稳定性高，因容易制备而得到深入地研究和应用开发。先分析[PMo1₂O₄0]⁴Keggin结构如下：在[PM01₂O₄0]⁴阴离子中PO₄四面体位于阴离子结构的中心，被12个MoO₆八面体所包围，3个八面体通过共边构成三金属簇Mo₃O13,4个结构杂多酸及其衍生物是一类兼具酸性和氧化还原性的双功能催化剂，同时具有易合成、价格低进行调节等特异性能，近年来已在催化及材料化阴离子具有D₃h对称性，其中杂原子P呈四面体配以角氧相连，位于分子结构的中心，其余18个MoO₆两种Mo原子，6个“极位”Mo原子和12个“赤道多面体表示的Anderson型多金属氧酸盐的两种异构体结构Anderson型结构的多金属氧酸盐是多酸化学的一个重要分支，属于八面体结构是由六个共边相连的MO₆八面体围绕着中心XO₆八面体构成，整个结构具系列如[IMo₆O₂4]⁵-和[TeMo₆O₂4]⁶-,每个杂原子和6个氧原子形成八面体配合物；而B系列中[NiMo₆O₂4H₆]4和[CrMo₆O₂4H₆]³-阴离子，每个杂原子与6个—OH基团形成八面体配合物。Anderson型的多金属氧酸盐具有催化活性，可催化氧化结构物种去掉三个交替的MO₆八面体，并将两组M₃O₁3三金属簇分别置于平面上下两侧，即为Waugh结构。(NH₄)₆[XMo₉O₃2](X=Ni⁴+,Mn⁴+)属与此类结构。Silverton结构的通式为[XM₁₂O₄2]-。两个MO₆八面体共面相连形成M₂O₉单元，六个M₂O₉单元共角相连围成一个二十面体。此结构的特殊之处在于有一个二十面体配位的杂原子和有两个MO₆体共面相连形Lindquist结构是一种最重要的同多阴离子结构类型，其结构的通式为[M₆O19](M=Mo,W,Nd,Ta),此种结构是根据晶体NaHNb₆O19·16H₂的结构提出的。由六个MO₆八面体采取紧密的共边方式连接而成，每个MO₆八面体都与相邻的四个八面共用四条边，六个MO₆八面体共用一个多金属氧酸盐的这六大类基本结构还有着众多的异构体和衍生物，其形式复杂多样。复杂的结构同时也影响着化合物的性质和性能，其性质主要包括热稳定性、酸性、氧化还原性等方面，它们的作用是相辅相成、密不可分的。如多金属氧酸盐在结构上是分子体积较大的多核聚合物，具有笼状结构，它也决定了其许多物理化学性质，如强酸性、高热稳定性、氧化还原催化性等等。多酸在分析化学、材料化学、催化、纳米技术、化学传感、生物化学、医药化学、以及废物降解等领域均有着潜在的应用价值，已然成为一类性能优良且富有广泛开发前景的多核化合物。在这些应用研究范畴中，无疑催化化学及材料化学等方面是最为活跃的，无论是基础理论研究，还是工业化应用开发研究，都已经取得了举世瞩目的成就。另外，多酸化合物还在分析化学、抗腐蚀膜、放射性污水的处理、离子交换材料、纸浆漂白、染色、平板印刷、修饰电极、气体吸收等方面都有着越来越多的研究及应用。综上所述，尽管多金属氧酸盐的应用几乎涉及所有领域，但大多数仅仅是利用其少数Keggin和Dawson等方面的结构和其氧化还原性、光化学、离子电荷、导电性、离子重量等有限的几种性质，而其他繁多结构的多金属氧酸盐和多样的性质都还没有得到利用，因此多金属氧酸盐化学还有着十分广阔的应用前景，等待我们去开发和应用。2.郭元茹，周百斌，马慧媛，徐学勤，韦永德.Anderson结构稀土钼铬多金属氧酸盐的合成与表征[J].无机化学学报，2003,19(2):183-1863.杨振芳.基于多金属氧酸盐的无机—有机杂化化合物的合成、制备及表征[D].[东北师大硕士论文],长春：东北师范大学分析化学，2007.4.党利琴.Keggin型多金属氧酸盐的电化学性质和光催化活性研究[D].[辽宁师大5.万彬，苏占华，周百斌.钼磷多金属氧酸盐的结构类型及特点[J].化学工程师，