多酸基微孔材料可见光催化降解有机磷农药性能研究

Study of novel visible light responding photocatalysts have both important academic and practical values for solving environmental pollution and energy shortages. POMs as a novel photocatalysts have attracted increasing attentions. This project aims to design and synthesis of new POM-based metal organic frameworks and study its catalytic activity in the photocatalytic degradation of organic phosphorus pesticide. We hope to reveal the photocatalytic reaction mechanism and obtain high efficiency, visible light response, recycling and environmental friendly photocatalysts. The project provides a new way for photocatalytic degradation of organophosphorus pesticide pollutants. It has an important academic significance of promoting the penetration of chemistry, materials, environmental and other disciplines.

新型可见光响应的光催化材料的研究对于解决环境污染和能源短缺方面具有重要的学术价值和实用价值。多金属氧酸盐作为一种新型的光催化材料日益受到人们的关注。本项目拟设计合成新型的由金属有机框架负载的多酸非均相催化剂，研究其在光催化降解有机磷农药污染物方面的催化活性，并揭示光催化反应机理，获得具有高效、可见光响应、可循环利用的环境友好型光催化材料。本项目能够为光催化降解有机磷农药污染物提供一条崭新的途径，同时也能够促进化学、材料、环境等学科的交叉，有着重要的学术意义。

多酸全称多金属氧酸盐，是一类具有丰富组成、结构和多种化学性质的纳米级无机金属氧簇类化合物，在光催化、电催化、质子导体、药物化学、有机催化和电致变色材料等领域具有潜在的应用价值。本项目以多酸基金属有机配位网络的设计和合成为基础，并通过不同设计路线开拓了多酸在环境催化领域的应用。其具体工作如下：.1. 利用中性咪唑、三氮唑类配体和Keggin型多阴离子构筑了10例具有新颖结构的多酸基金属有机配位网络。其中化合物1, 7, 9, 10为三维超分子结构；化合物2，3，4，5为多酸作为连接单元形成的三维开放网络；化合物6，8是具有金刚石结构的互穿缠结网络。.2. 在非均相催化的探索过程中，我们利用将无孔的多酸基金属有机网络2纳米化的方式，有效的提升了这类催化剂的比表面积，使其暴露更多的活性位点，成功的提升了其催化性能。.3. 我们将两类不同的多金属氧酸盐化合物作为贵金属载体，辅助合成具有均一尺寸的Ag纳米粒子，其对催化NaBH4还原4-硝基苯酚表现出良好的催化活性和稳定性。.4. 多金属氧酸盐制备新型电催化析氢催化剂的研究中，我们首次报道了由金属有机配位网络辅助合成的类石墨化碳壳所包覆的N掺杂的碳化钼纳米粒子。同时利用多酸的特性，得到了首例新型的少层N掺杂碳包裹的P修饰碳化钨，利用低廉环保的脲醛树脂UF作为碳源得到了新型的附载于氮掺杂碳层上的磷修饰碳化钼(P-Mo2C/NC)电催化剂。通过一步热解多酸Co16Mo16P24和二聚氰胺（DCA）的方法大规模合成了一种新型的被少层氮掺杂碳层包覆的CoMoP纳米晶。这些催化剂展现出高效的电解水产氢性能，并可在全pH范围内具有高催化活性。.5. 应用不同的合成策略我们得到了三种不同类型的可见光催化剂材料。多金属氧酸盐在可见光催化剂的设计过程中可以充当多种角色，并且在光催化过程中，多酸的加入能明显改善光催化剂的活性。