Controlled Synthesis of Lanthanide-titanium Oxo Clusters EuTi6, EuTi7 and La2Ti14

Yamei Yang Huijie Lun Lasheng Long Xiangjian Kong Lansun Zheng

Citation:  Yang Yamei, Lun Huijie, Long Lasheng, Kong Xiangjian, Zheng Lansun. Controlled Synthesis of Lanthanide-titanium Oxo Clusters EuTi6, EuTi7 and La2Ti14[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2020, 36(9): 1912007-0. doi: 10.3866/PKU.WHXB201912007 shu

稀土-钛氧簇合物EuTi6,EuTi7和La2Ti14的可控合成

    通讯作者: 孔祥建, xjkong@xmu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 21431005

    国家自然科学基金 21871224

    国家自然科学基金 21673184

    国家自然科学基金(21871224, 21673184, 21431005, 21721001)资助项目

    国家自然科学基金 21721001

摘要: 相比于纳米材料,原子精度的金属簇合物具有精确的表面结构和晶体结构,更有利于在原子水平上去理解化学反应的活性与结构的关系。作为团簇的一个有趣的分支,异金属的稀土-钛氧簇合物因其有趣的化学性质引起了人们的广泛关注。但是稀土-钛氧簇合物的精准合成是目前的重要挑战,这阻碍了其性能的进一步研究。因为螯合配体可以降低Ti4+的水解速度,因此选择合适的螯合配体是制备稀土钛氧团簇的有效方法。最近,我们以螯合作用较强的3, 5-二叔丁基水杨酸(H2dtbsa)为配体,稀土盐和Ti(OiPr)4为原料,通过溶剂热法成功合成了四个新的稀土-钛氧簇合物[EuTi6(μ3-O)3(OC2H5)8(dtbsa)6(Hdtbsa)]·(C2H5OH) (1),[EuTi7(μ3-O)3(μ2-OH)2(OiPr)9(dtbsa)6(Hdtbsa)Cl]·(HOiPr)3 (2),[EuTi7(μ3-O)3(μ2-OH)2(OiPr)8(dtbsa)7(Hdtbsa)]·(HOiPr)2 (3)和[LaTi7(μ3-O)3(μ2-OH)2(OC2H5)8(dtbsa)7(Hdtbsa)]2·(C2H5OH)4 (4)。单晶分析表明,七核化合物1内核EuTi6具有三角棱柱的结构,其中Eu3+位于六个Ti4+离子形成的棱柱中心。八核化合物23的金属内核结构可以看作是化合物1中三棱柱的一侧连接一个Ti4+。化合物4中,Ln2Ti14的金属骨架可看作是EuTi7的二聚体。紫外-可见漫反射光谱估算的带隙值表明,簇合物123的禁带宽度值分别为2.35、2.07和2.16 eV,明显小于锐钛矿的禁带宽度值。光电响应测试发现这三种簇合物具有明显的光电响应,而且簇合物12的电荷分离效应好于簇合物3。为了探索这类簇合物在光催化方面的应用,我们做了在甲醇水溶液中的光催化(300–800 nm)分解水产氢实验。簇合物123的产氢率分别为112、106和87 μmol·h-1·g-1,高于商用P25。粉末X射线衍射(PXRD)和热重分析(TGA)证明了簇合物的光热稳定性。本文不但提供了一种制备稀土钛氧簇合物的螯合配体策略,而且还表明稀土钛氧簇合物具有较低的带隙和光驱动的催化活性。

English

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  • 发布日期:  2020-09-15
  • 收稿日期:  2019-12-02
  • 接受日期:  2020-01-08
  • 修回日期:  2019-12-31
  • 网络出版日期:  2020-02-13
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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