砷钒氧簇基多酸离子液体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种砷钒氧簇基多酸离子液体，属于离子液体技术领域。所述多酸离子液体的化学式如式所示：[C

Arsenic vanadium oxygen cluster acid ionic liquid and preparation method and application thereof

The invention provides an arsenic vanadium oxide cluster acid ionic liquid, belonging to the technical field of ionic liquids. The chemical formula of the polyoxometalates is shown in the formula: [C

【技术实现步骤摘要】
砷钒氧簇基多酸离子液体及其制备方法和应用
本专利技术属于离子液体
，特别是涉及一种砷钒氧簇基多酸离子液体及其制备方法和应用。
技术介绍
探索多金属氧簇的合成方法，或者对已有方法进行优化，得到新颖的结构或者性能得到提高的化合物，是科学家不断追求的目标。19世纪初，离子液体以其独特的溶解性、操作安全性、环境友好性等特点进入科学家们的视野，在新型多酸的合成中离子液体既可以作为溶剂，也可以作为产物的构成组分，起到合成模板剂等的作用，这些特点无疑为多酸化学家合成新型多酸化合物提供了更多的机遇。由于离子液体可以改变反应途径，从而能更好的发挥催化活性，作为反应媒介在Heck反应、催化脱硫等方面都有很好的表现。而多酸作为兼具酸性和氧化性特质的优秀催化剂早在1972年就被应用。多酸型离子液体作为二者优良的结合体，目前在催化领域的研究还处于初期阶段，该体系具有很大的发展空间。2009年以来，王军等人以Keggin型的多钨酸离子液体进行了催化酯化反应、催化脱硫反应等研究，发现该类体系具有很好的催化效果。据文献调研发现，目前针对砷钒氧簇基多酸离子液体的研究还处于空白。
技术实现思路
为此，本专利技术提供了一种砷钒氧簇基多酸离子液体，所述多酸离子液体的化学式如下式(1)所示：[CnMIm]4[HAs8V12O40(Cl)](1)其中：n为2、3、5、6或7优选地，所述多酸离子液体的化学式为[C2MIm]4[HAs8V12O40(Cl)]、[C3MIm]4[HAs8V12O40(Cl)]、[C5MIm]4[HAs8V12O40(Cl)]、[C6MIm]4[HAs8V12O40(Cl)]或[C7MIm]4[HAs8V12O40(Cl)]。优选地，所述多酸离子液体的阴离子具有以氯离子为模板剂的As8V12O40砷钒氧簇笼状结构。优选地，本专利技术还提供了该砷钒氧簇基多酸离子液体的制备方法，具体步骤如下：分别称取偏钒酸钠、亚砷酸钠、盐酸联氨和[CnMIm]Br，n的定义同式(1)，所述偏钒酸钠、亚砷酸钠、盐酸联氨、[CnMIm]Br的摩尔比为：1∶1∶2∶2；将偏钒酸钠、亚砷酸钠分别加水溶解，形成偏钒酸钠溶液和亚砷酸钠溶液，将上述偏钒酸钠溶液和亚砷酸钠溶液混合搅拌30min后，加入盐酸联氨，搅拌30min，沉淀过滤，得到清液，在清液中加入[CnMIm]Br，室温条件下反应3小时，过滤得到沉淀，洗涤，得到所述砷钒氧簇基多酸离子液体。更优选地，所述偏钒酸钠溶液的浓度为0.2～0.5mol/L，所述亚砷酸钠溶液的浓度为0.2～0.5mol/L。本专利技术提供的砷钒氧簇基多酸离子液体，可用作光催化剂的应用。本专利技术提供的砷钒氧簇多酸离子液体制备方法简单，所制得的多酸离子液体，溶解性好，具有很高的光催化活性和选择性。该方法首次将砷钒氧簇笼状结构引入到多酸离子液体的结构中，所制得的多酸离子液体在包括可见光在内的较宽范围内都具有良好吸光性能，在可见光的照射下即可实现有机染料的光催化降解。附图说明图1为本专利技术实施例中多酸离子液体中阴离子的笼状结构图；图2为本专利技术实施例中多酸离子液体中阴离子的笼状结构的组装过程图；图3为本专利技术实施例提供的化合物1-5的红外光谱图；图4为本专利技术实施例1提供的化合物1的电子吸收光谱图；图5为本专利技术实施例2提供的化合物2的电子吸收光谱图；图6为本专利技术实施例3提供的化合物3的电子吸收光谱图；图7为本专利技术实施例4提供的化合物4的电子吸收光谱图；图8为本专利技术实施例5提供的化合物5的电子吸收光谱图；图9为本专利技术实施例1提供的化合物1的光学禁带宽度图；图10为本专利技术实施例2提供的化合物2的光学禁带宽度图；图11为本专利技术实施例3提供的化合物3的光学禁带宽度图；图12为本专利技术实施例4提供的化合物4的光学禁带宽度图；图13为本专利技术实施例5提供的化合物5的光学禁带宽度图；图14为本专利技术实施例1提供的化合物1的光催化降解RhB的紫外吸收随时间变化曲线图；图15为本专利技术实施例2提供的化合物2的光催化降解RhB的紫外吸收随时间变化曲线图；图16为本专利技术实施例3提供的化合物3的光催化降解RhB的紫外吸收随时间变化曲线图；图17为本专利技术实施例4提供的化合物4的光催化降解RhB的紫外吸收随时间变化曲线图；图18为本专利技术实施例5提供的化合物5的光催化降解RhB的紫外吸收随时间变化曲线图。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。需要说明的是，以下实施例中所用到的试剂若无特别说明，均为常规试剂，可在市场上购买得到，且以下实施例中所有使用的化学试剂均为分析纯，使用前没有经过进一步的纯化；所涉及的相关化合物的制备方法或检测方法，若无特别说明，均为常规方法。以下实施例中所涉及的测试，其中：C、H、N含量采用Perkin-Elmer240C型元素分析仪测定；红外光谱采用Nicolet170傅立叶红外光谱仪测定(记录范围4000～400cm-1、KBr压片)；晶体结构采用BrukerAPEXIICCD型单晶X-射线衍射仪测定；粉末XRD用荷兰飞利浦X-PertPro粉末X-射线衍射仪测定；TG-DTA采用PerkinElmer-7差热热重分析仪测定(由室温开始升温到1000℃，升温速度10℃/min，氮气气氛)；紫外-可见光谱采用HITACHIU-4100分光光度计测定，液体紫外记录范围为800～200nm，固体紫外测定范围为2500～200nm；光催化降解有机染料采用南京胥江机电厂XPA型光催化反应仪(500W汞灯，420nm滤光片)测定。实施例1[C2MIm]4[HAs8V12O40(Cl)]的合成分别称取0.63g偏钒酸钠、0.65g亚砷酸钠、1.049g盐酸联氨和1.911g[C2MIm]Br，将偏钒酸钠、亚砷酸钠分别溶解在10ml蒸馏水中，形成0.5mol/L的偏钒酸钠溶液和0.5mol/L的亚砷酸钠溶液，将上述偏钒酸钠溶液和亚砷酸钠溶液混合后搅拌30min，加入盐酸联氨，搅拌30min，沉淀过滤，得到清液，在清液中加入[C2MIm]Br，室温条件下反应3小时，过滤，蒸馏水洗涤3次，得到粉末状目标产物，产率为56％。经元素分析仪测试，该化合物化学式为C24H45N8O40As8V12Cl，元素分析结果为：理论值C，12.36；H，1.94；N，4.81；测量值C，11.79；H，2.04；N，4.59。实施例2[C3MIm]4[HAs8V12O40(Cl)]的合成该化合物的具体合成方法和实施例1相同，不同之处仅在于，将[C2MIm]Br替换为[C3MIm]Br，且[C3MIm]Br的反应摩尔比与[C2MIm]Br相同，得到的粉末状目标产物，产率为53％。经元素分析仪测试，该化合物化学式为C28H53N8O40As8V12Cl，元素分析结果为：理论值：C，14.08；H，2.24；N，4.69；测量值：C，13.90；H，2.41；N，4.76。实施例3[C5MIm]4[HAs8V12O40(Cl)]的合成该化合物的具体合成方法和实施例1相同，不同之处仅在于，将[C2MIm]Br替换为[C5MIm]Br，且[C5MIm]Br的反应摩尔比与[C2MIm]Br相同，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种砷钒氧簇基多酸离子液体，其特征在于，所述多酸离子液体的化学式如下式(1)所示：[C

【技术特征摘要】
1.一种砷钒氧簇基多酸离子液体，其特征在于，所述多酸离子液体的化学式如下式(1)所示：[CnMIm]4[HAs8V12O40(Cl)](1)其中：n为2、3、5、6或7。2.根据权利要求1所述的砷钒氧簇基多酸离子液体，其特征在于，所述多酸离子液体的化学式为[C2MIm]4[HAs8V12O40(Cl)]、[C3MIm]4[HAs8V12O40(Cl)]、[C5MIm]4[HAs8V12O40(Cl)]、[C6MIm]4[HAs8V12O40(Cl)]或[C7MIm]4[HAs8V12O40(Cl)]。3.根据权利要求1所述的砷钒氧簇基多酸离子液体，其特征在于，所述多酸离子液体的阴离子具有以氯离子为模板剂的As8V12O40砷钒氧簇笼状结构。4.根据权利要求1所述的砷钒氧簇基多酸离子液体的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏，党东宾，师书魁，李海燕，范艳花，冯瑞，郭展，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：河南,41