[发明专利]一种基于银簇和Nb/W混金属多酸光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于银簇和Nb/W混金属多酸光催化剂及其制备方法和应用，其中光催化剂是基于银簇和Dawson型Nb/W混金属多酸{P₂W₁₅Nb₃O₆₂}的杂化物，其分子式为Ag₉[P₂W₁₅Nb₃O₆₂]·21H₂O，其中Dawson型Nb/W混金属多酸{P₂W₁₅Nb₃O₆₂}结构单元通过银离子进行连接形成三维网状结构，每个Dawson型Nb/W混金属多酸{P₂W₁₅Nb₃O₆₂}结构单元都与周围的九个银离子配位，银离子的配位数既有三配位又有四配位。本发明还具体公开了该基于银簇和Nb/W混金属多酸光催化剂的制备方法及其在光辅助高区域选择性同时断裂化合物的C‑C键和C‑N键，完成有机物氧化开环反应中的应用。本发明的多酸催化剂合成过程简单且成本低廉，能够在有机反应中实现光辅助高区域选择性同时断裂C‑C键和C‑N键。

技术领域

本发明属于多酸光催化剂的制备及其在光辅助催化有机合成中的应用技术领域，具体涉及一种基于银簇和Nb/W混金属多酸光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

过渡金属修饰的多酸是将多酸与过渡金属在一定条件下进行自组装而得到的多酸衍生物。过渡金属因为存在空的d轨道，很容易与其它化合物形成配合物，空轨道的存在使得金属离子具有一定的Lewis酸性，所以基于金属的多酸可以作为催化剂。由于金属修饰的多酸结构多样且明确、元素组成和带隙可调、催化过程中多电子过程可逆、氧化还原条件稳定性高等优点，多酸在光催化领域越来越受到关注，在光催化性能方面的研究也成了近几年多酸化学中的研究热点。

前期工作中，我们将Nb引入缺位多酸中，获得了Nb/W混金属多酸。这类化合物在可见光区域内表现出良好的光催化活性，但这类混金属多酸易溶于水，难以回收再利用。因此，将此混金属多酸用银离子进行进一步修饰，制备成具有可见光催化活性的难溶光催化剂具有重要意义。

本发明合成一种基于银簇和Nb/W混金属多酸光催化剂Ag-Nb/W-POM，用来催化有机反应，基于光辅助实现高区域选择性同时断裂C-C键和C-N键，C-C键的断裂普遍存在于有机物转化及生物降解，之前C-C键和C-N键在有机分子中难以切割且反应在高温条件，需要加入强氧化剂、强碱和其它添加剂，在苛刻的条件下才能进行。很少有报道在常规条件下能够同时断裂C-C键和C-N键，因此合成一种难溶于水且具有光催化活性，能在温和的条件下进行反应的多酸，在光催化领域的应用具有重要科学意义。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种基于银簇和Nb/W混金属多酸光催化剂及其制备方法和应用，该方法在无其它添加剂，使用分子氧作为氧化剂，利用基于银簇和Nb/W混金属多酸光催化剂Ag-Nb/W-POM作为光催化剂，光辅助下可在短时间内高区域选择性地同时断裂化合物中的C-C键和C-N键，完成有机物氧化开环反应。