Synthesis and Photocatalytic Degradation Activity of Two Inorganic-organic Hybrids Based on Keggin-type Heteropolyacids

doi:10.7503/cjcu20200845

Abstract

Abstract:

Two inorganic-organic hybrids based on Keggin-type heteropolyacids with the chemical formula ｛［Cu₂（4，4′-bipy）₄（H₂O）₄］（SiMo₁₂O₄₀）·18H₂O｝_n（1） and ｛［Cu₂（4，4′-bipy）₄（H₂O）₄］（PMo₆W₆O₄₀）·18H₂O ｝_n（2）（bipy=bipyridine） were prepared. The single crystal X-ray analysis shows that the two compounds are isostructural， in which the Cu²⁺ is six-coordinated， ligated by four N atoms from four 4，4′-bipy and two O atoms from the two water molecules， forming a 2D cation layer ［Cu（4，4′-bipy）₂（H₂O）₂］_n²ⁿ⁺. Keggin-type heteropolyanions are arranged between the 2D cation layers by electrostatic interaction with coordination cations ［Cu（4，4′-bipy）₂（H₂O）₂］_n²ⁿ⁺. These compounds are characterized by infrared spectroscopy， powder X-ray diffraction and solid ultraviolet-visible diffuse reflectance spectroscopy. The degradation activity of synthetic compounds on the water-soluble dye methylene blue was researched. The experimental results indicate that the two compounds exhibit significant photodegradation activity for methylene blue， and the catalytic mechanism is discussed.

Key words: Polyoxometalate, Keggin-type heteropolyacid, Inorganic-organic hybrid, Photocatalysis

CLC Number:

O611.4

TrendMD:

ZHAO Xue, ZHANG Ange, TIAN Hongrui, WANG Henan, HUO Haiyan, LIU Shuxia. Synthesis and Photocatalytic Degradation Activity of Two Inorganic-organic Hybrids Based on Keggin-type Heteropolyacids[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(6): 1723.

Figures/Tables 10

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V_H2O2/mL	Compound mass/mg		Degradation rate, K(%)
V_H2O2/mL	1	2	Degradation rate, K(%)
0	0	0	7.73
3	0	0	30.80
0	100	0	39.95
0	0	100	42.88
3	100	0	85.47
3	0	100	93.34

V_H2O2/mL	Compound mass/mg		Degradation rate, K(%)
V_H2O2/mL	1	2	Degradation rate, K(%)
0	0	0	7.73
3	0	0	30.80
0	100	0	39.95
0	0	100	42.88
3	100	0	85.47
3	0	100	93.34

Entry	Catalyst	Light irradiation, λ/nm	Time/min	Degradation rate(%)	Ref.
1	{[Cu(4?bpah)(1,3?BDC)(H₂O)]}_n	365	240	62.0	[22]
2	{[Cu₂(3?bpah)(1,3?BDC)₂]·H₂O}_n	365	240	70.0	[22]
3	[Cu(3?dpye)(1,3?BDC)]·3H₂O	365	240	77.0	[23]
4	[Cu(3?dpyh)_0.5(1,2?BDC)]·H₂O	365	240	80.0	[23]
5	[Cu₃(3?dpsea)(1,3,5?BTC)₂(H₂O)₅]·4H₂O	365	120	56.0	[24]
6	[Cu(3?dpyh)_0.5(1,4?NDC)]·H₂O	365	120	67.0	[24]
7	[Cu(3?bpyp)(2,5?TDC)(H₂O)]_n	365	240	92.0	[25]
8	[Cu(3?bpsa)_0.5(2,5?TDC)(H₂O)]_n	365	240	88.0	[25]
9	Cu₃(BTC)₂(HKUST?1)	>420	40	36.84	This work
10	Compound 1	>420	40	85.47	This work
11	Compound 2	>420	40	93.34	This work

Entry	Catalyst	Light irradiation, λ/nm	Time/min	Degradation rate(%)	Ref.
1	{[Cu(4?bpah)(1,3?BDC)(H₂O)]}_n	365	240	62.0	[22]
2	{[Cu₂(3?bpah)(1,3?BDC)₂]·H₂O}_n	365	240	70.0	[22]
3	[Cu(3?dpye)(1,3?BDC)]·3H₂O	365	240	77.0	[23]
4	[Cu(3?dpyh)_0.5(1,2?BDC)]·H₂O	365	240	80.0	[23]
5	[Cu₃(3?dpsea)(1,3,5?BTC)₂(H₂O)₅]·4H₂O	365	120	56.0	[24]
6	[Cu(3?dpyh)_0.5(1,4?NDC)]·H₂O	365	120	67.0	[24]
7	[Cu(3?bpyp)(2,5?TDC)(H₂O)]_n	365	240	92.0	[25]
8	[Cu(3?bpsa)_0.5(2,5?TDC)(H₂O)]_n	365	240	88.0	[25]
9	Cu₃(BTC)₂(HKUST?1)	>420	40	36.84	This work
10	Compound 1	>420	40	85.47	This work
11	Compound 2	>420	40	93.34	This work

Scavenger	light irradiation, λ/nm	V_H2O2/mL	Mass of compound 2/mg	Degradation rate, K(%)
IPA	>420	3	100	16.71
TEOA	>420	3	100	39.77
TEMPO	>420	3	100	91.68
—	>420	3	100	93.34