Synthesis， Characterization and Catalytic Oxidation Iodine Ion Performance of trz-Cl-Cu-PMo12

doi:10.7503/cjcu20220215

Abstract

Abstract:

Using H₃PMo₁₂O₄₀ as precursor， 1，2，4-triazole-modified Keggin-type polyoxometalate-based metal- organic framework compound trz-Cl-Cu-PMo₁₂ was synthesized by in situ decarboxylation of 1，2，4-triazole-3-carbo?xylic acid by hydrothermal method. It was characterized by X-ray single crystal diffraction， IR， TG， XRD， SEM， elemental analysis， etc. X-ray single crystal diffraction and elemental analysis showed that the structural formula of the crystalline compound is ［Cu₆Cl_0.5（C₂H₂N₃）₄］［PMo₁₂O₄₀］［Cu₆Cl_0.5（C₂H₂N₃）₄］， and consists of one classic Keggin type ［PMo₁₂O₄₀］^3-， two ［Cu₆Cl_0.5（C₂H₂N₃）₄］^1.5+ by approximately center symmetry， and one-dimen?sional（1D）to three-dimensional（3D）structures are formed between components through supramolecular interactions. Catalytic stu-dies show that the heterogeneous catalyst is in catalytic oxidation of hydrogen peroxide with iodide ion as iodine element， the reaction rate reaches the end point after 4 min 35 s， the reaction rate is as high as 1.42×10^-5 mol·L^-1·s^-1， and the generation rate of iodine element is increased by about 551 times. The catalyst is reused 8 times， and the conversion rate is still as high as 99. 6%， showing excellent catalytic activity and good repeatability.

Key words: Polyoxometalates, in situ Decarboxylation, Catalytic performance, Iodide ion

CLC Number:

O614

TrendMD:

ZHANG Taiwen, GUO Jun, ZHANG Dan, YUAN Changmei, QIU Shuangyan. Synthesis， Characterization and Catalytic Oxidation Iodine Ion Performance of trz-Cl-Cu-PMo₁₂[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(10): 20220215.

Figures/Tables 12

References 49

50	Zhao S. N.， Synthesis， Structure and Characterization of Polyoxometalates Modified by Metal⁃organic Complexes， Wuhan University of Technology， Wuhan， 2010
	赵胜能. 金属⁃有机配合物修饰的多金属氧酸盐的合成，结构和表征，武汉：武汉理工大学， 2010
51	Tang R. Z.， Chen T.， Wang G. Y.， Chem. Ind. End. Prog.， 2013， 11（2）， 551—558
52	Brown I. D.， Altermatt. D.， Acta Crystallogr B， 1985， 41（4）， 244—247
53	Chen X. H.， Xue A.， Yang S. Z.， Liu H.， Chin. J. Process Eng.， 2009， 9（S1）， 181—184
	陈肖虎，薛安，杨善志，刘辉. 过程工程学报， 2009， 9（S1）， 181—184
54	Qin Y. X.， Song F. H.， Ai Z. H.， EST.， 2015， 49（13）， 7948—7956
55	Cai L. L.， Study on the Performance and Mechanism of Molybdenum⁃containing Polyoxometalates as Catalysts for Hydrogen Peroxide Oxidation of Iodide Ions， Guizhou Normal University， Guiyang， 2020
	蔡丽丽. 含钼多金属氧酸盐催化过氧化氢氧化碘离子性能与机理研究，贵阳：贵州师范大学， 2020
56	Song S. W.， Hidaja K.， Kawi S.， Langmuir， 2005， 21（21）， 9568—9575
57	Zhang Y. J.， Preparation and Characterization of Transition Metal⁃substituted Keggin⁃type Heteropolymolybdate Catalysts and Their Application in Catalytic Deep Desulfurization， Northwestern University， Xi'an， 2017
	张燕杰. 过渡金属取代的Keggin型杂多钼酸盐催化剂的制备、表征及其在催化深度脱硫中的研究，西安：西北大学， 2017
58	Wang X. B.， Design and Synthesis of a New Type of Polyoxometalate Catalyst and Study on Its Catalytic Performance for Hydrogen Peroxide Oxidation of Starch， Northeast Normal University， Changchun， 2017
	王晓波. 新型多金属氧酸盐催化剂的设计合成及催化过氧化氢氧化淀粉性能的研究，长春：东北师范大学， 2017
1	Ewa P.， Aneta K. Renata B. K.， Miros P.， Joanna K. D.， Agnieszka K. A.， Sylwester S.， Ukasz S.， Iwona L. S. Roksana R.， PloS One， 2016， 11（4）， e0152680
2	Fuse Y.， PER.， 2017， 14， 1（1）， 260—270
3	Lv F.， Si W.， Zhang W.， Ma W. Q.， Wang G. J.， Hu G. P.， Liu J.， Zhang Q.， Sun C. P.， Chin. Med. J.（Engl）.， 2019， 29（4）， 65—68
	吕芳，司玮，张伟，马维青，王国娟，胡国平，刘皆，张强，孙春萍. 中国现代医学杂志， 2019， 29（4）， 65—68
4	Madhu S.， Evans H. A.， Doan⁃Nguyen V. T.， Labram J. G.， Wu G.， Chabinyc M. L.， Seshadri R.， Wudl F.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2016， 5（28）， 8135
5	Yuan C. M.， Guo J.， Zhang D.， Zhang T. W.， Inorganic Salt Industry， doi：10.19964/j.issn.1006⁃4990.2021⁃0703
	袁常梅，郭军，张丹，张太文. 无机盐工业， doi：10.19964/j.issn.1006—4990.2021—0703
6	Schreiber M.， Vivekanandhan S.， Mohanty A. K.， Misra M.， ACS. Sustain. Chem. Eng.， 2015， 3（1）， 33—41
7	Chen W. L.， Wang E. B.， Introduction to Polyacid Chemistry， Science Press， Beijing， 2013
	陈维林，王恩波. 多酸化学导论. 北京：科学出版社， 2013
8	Wang B.， Wu Y. G.， Liu Z. L.， Wang X. H.， An Z. H.， Zeng J.， Yang P.， Liu Z. R.， Chem. J. Chinese Universities， 2018， 39（5）， 1003—1008
	王斌，乌英嘎，刘哲林，王晓红，安智华，曾俊，杨鹏，刘宗瑞. 高等学校化学学报， 2018， 39（5）， 1003—1008
9	Liang Y.， Liu H.， Gong L. G.， Wang C. X.， Wang C. M.， Yu K.， Zhou B. B.， Chem. J. Chinese Universities， 2022， 43（1）， 42—50
	梁宇，刘欢，宫丽阁，王春晓，王春梅，于凯，周百斌. 高等学校化学学报， 2022， 43（1）， 42—50
10	Chen H. N.， Li X. X.， Zheng S. T.， Chem. J. Chinese Universities， 2022， 43（1）， 148—169
	陈慧娜，李新雄，郑寿添. 高等学校化学学报， 2022， 43（1）， 148—169
11	Yang X. L.， Xie X. Y.， Li S. Q.， Zhang W. X.， Zhang X. D.， Chai H. X.， Huang Y. M.， J. Hazard Mater.， 2021， 419， 126360
12	Liu X. Y.， Huang J. Y.， Sun J. H.， Ning P.， Liu J. C.， Chem. Res.， 2022， 33（2）， 170—180
	刘肖依，黄洁云，孙嘉慧，宁攀，刘建彩. 化学研究， 2022， 33（2）， 170—180
13	Zhang M.， Li H. J.， Zhang J. H.， Lv H. J.， Yang G. Y.， Chinese J. Catal.， 2021， 42（6）， 855—871
	张默，李慧杰，张峻豪，吕红金，杨国昱. 催化学报， 2021， 42（6）， 855—871
14	Song F. Y.， Ding Y.， Zhao C. C.， Acta. Chem.， 2014， 72（2）， 133—144
	宋芳源，丁勇，赵崇超. 化学学报， 2014， 72（2）， 133—144
15	Chu M. Y.， Li F. B.， Gao N.， Yang Xi.， Yu T. T.， Ma H. Y.， Yang G. X.， Pang H. J.， Chem. J. Chinese Universities， 2022， 43（1）， 95—104
	初明月，李峰博，高宁，杨昕，于婷婷，马慧媛，杨桂欣，庞海军. 高等学校化学学报， 2022， 43（1）， 95—104
16	Feng Y. Q.， Qin L.， Zhang J. H.， Fu F. Y.， Li H. J.， Xiang H.， Lv H. J.， Chinese J. Catal.， 2022， 43（2）， 442—450
	冯业芹，秦琳，张峻豪，符方玉，李慧杰，相华，吕红金. 催化学报， 2022， 43（2）， 442—450
17	Du J.， Ma Y. Y.， Tan H. Q， Kang Z. H.， Li Y. G.， Chinese J. Catal.， 2021， 42（6）， 920—937
	都京，马媛媛，谭华桥，康振辉，李阳光. 催化学报， 2021， 42（06）， 920—937
18	Liu Y. F.， Lv Y.， Li R. Q.， Zuo P.， Wang R. X.， Jounal Functional Polymers， 2020， 33（6）， 580—588
	刘叶峰，吕迎，李瑞琪，左鹏，王蕊欣. 功能高分子学报， 2020， 33（6）， 580—588
19	Liu Y. Y.， Zhang H. M.， Wang X. R， Ding B.， Liu Z. Y.， Ding B.， Acta Inorg. Chem.， 2018， 34（4）， 791—799
	刘媛媛，张慧敏，王鑫蕊，丁波，刘正宇，丁斌. 无机化学学报， 2018， 34（4）， 791—799
20	Dong Y. Y.， Zhang J.， Yang Y. L.， Wang J. Q.， Hu B. Y.， Wang W.， Cao W.， Gai S.， Xia D. B.， Lin K. F.， Fan R. Q.， Nano. Energy， 2022， 97， 107184
21	Hugo C.， Ana L. P.， Joao C. L.， Luis C.， Sandra G.， Mater. Lett.， X.， 2019
22	Zheng Y. G.， Xue W.， Inorg. Chem. Commun.， 2022， 141， 109520
23	Zhao M.， Fang Y.， Ma L. H.， Zhu X. Y.， Jiang L.， Li M. X.， Han Q. X.， J. Inorg. Biochem.， 2020， 210， 111131
24	Zhang Y.， Lü H.， Wang L.， Zhang Y. L.， Liu P.， Han H. X.， Jiang Z. X.， Li C.， J. Mol. Catal. A： Chem.， 2010， 332（1/2）， 59—64
25	Rezvani M. A.， Oveisi M.， Asli M. A.， J. Mol. Catal.， 2015， 410， 121—132
26	Bai X. L.， Huang X.， Liang W.， Song N. Z.， Zhang J.， Zhang Y.， Xiang Y.， Zhao Y.， JCSCC， 2019， 55（25）， 3598—3601
27	Guo J.， Feng X.， Zhang D.， Yuan C. M.， Chem. Res. Appl.， 2021， 33（9）， 1706—1711
	郭军，冯潇，张丹，袁常梅. 化学研究与应用， 2021， 33（9）， 1706—1711
28	Yan X.， Qu H. M， Chang Y.， Duan X. X.， Acta. Chem.， 2022， doi：10.6023/A22030134
	闫续，屈贺幂，常烨，段学欣. 化学学报， 2022， doi：10.6023/A22030134
29	Li R.， Dou Y. X.， Shu Y.， Chen X. X.， Gao Y.， J. Funct. Mater.， 2022， 53（5）， 5009—5025
	李荣，窦元鑫，舒月，陈绪兴，高云. 功能材料， 2022， 53（5）， 5009—5025
30	Sun Q. H.， Zhu K.， Ji X. L.， Chen D. D.， Han C.， Li T. T.， Hu Y.， Huang S. M.， Qian J. J.， Science China： Materials， 2022， 65（6）， 1453—1462（孙秋红，朱楷，季湘丽，陈丹丹，韩承，黎挺挺，胡悦，黄少铭，钱金杰. 中国科学：材料）， 2022， 65（6）， 1453—1462
31	Wang L. L， Li X.， Hao L. D.， Hong S.， Alex W. Robertson， Sun Z. Y.， Chinese J. Catal.， 2022， 43（4）， 1049—1057
	王琳琳，李欣，郝磊端，洪崧， Alex W. Robertson，孙振宇. 催化学报， 2022， 43（4）， 1049—1057
32	Qin C.， Wang B.， Wang Y. D.， Acta. Inorg. Chem.， 2022， 38（3）， 377—398
	秦聪，王兵，王应德. 无机化学学报， 2022， 38（3）， 377—398
33	Li H. L， Shen S. S， Wu Y.， Zhang G. W.， Bai R. B.， J. Funct. Mater.， 2022， 53（4）， 4028—4038
	李红林，沈舒苏，吴逸，张干伟，白仁碧. 功能材料， 2022， 53（4）， 4028—4038
34	Fan Y.， Hou B.， Chem. World， 2022， 63（3）， 178—184
	范艳，侯博. 化学世界， 2022， 63（3）， 178—184
35	Miriam D.， Georgeena M.， Masakazu A.， Bernaurdshaw N.， Coordin. Chem. Rev.， 2022， 468， 214627
36	Liu Y.， Qiu G. Y.， Liu Y. F.， Niu Y. Z.， Qu R. J.， Ji C. N.， Wang Y.， Zhang Y.， Sun C. M.， J. Mol. Liq.， 2022， 360， 119405
37	Li M. Z.， Wang T.， Zhao M. Y.， Wang Y.， Int. J. Hydrogen Energ.， 2022， 47， 15357e15369
38	Li S. R.， Wang L.， Chen Y. Z.， Jiang H. L.， Chem. J. Chinese Universities， 2022， 43（1）， 70—83
	李淑蓉，王琳，陈玉贞，江海龙. 高等学校化学学报， 2022， 43（1）， 70—83
39	Liu D. S.， Chen W. T.， Ye G. M.， Liu J. Q.， Sui Y.， Inorg. Chim. Acta， 2018， 477， 84—88
40	Sha J. Q.， Peng J.， Tian A. X.， Liu H. S.， Chen J.， Zhang P. P.， Su Z. M.， Cryst. Growth DES.， 2007， 7（12）， 2535—2541
41	Zhao J.， Guo Q. Q.， Zheng Y. G.， Long W. R.， Tian H. X.， Wang Z. Y.， Shi Z. Y.， J. Synthetic Cryst.， 2020， 49（3）， 500
	赵婕，郭晴晴，郑玉国，龙魏然，田红霞，王真玉，史振雨. 人工晶体学报， 2020， 49（3）， 500
42	Li S. Z.， Huo F. W.， Nanoscale， 2015， 7， 482—7501
43	Chughtai A. H.， Ahmad N.， Younus H. A.， Laypkov A.， Verpoort F.， Chem. Soc. Rev.， 2015， 44， 6804—6849
44	Bloch E. D.， Queen W. L.， Krishna R.， Zadrozny J. M.， Brown C. M.， Long J. R.， Sci.， 2012， 335， 1606—1610
45	Wang M. L.， Controlled Synthesis and Electrochemical Properties of Heteropolyacid Modified MIL⁃88A（Fe）Microrods， Jinan University， Jinan， 2021
	王明亮. 杂多酸修饰MIL⁃88A（Fe）微米棒的控制合成及电化学性能研究，济南：济南大学， 2021
46	Zhang C. J.， Sun Y.， Zhen Q. F.， Liu X.， Ma S.， Pang H. J.， Journal of Hebei Normal University（Natural Science Edition）， 2021， 45（3）， 270—274
	张春晶，孙雨，甄庆芳，刘校，马爽，庞海军. 河北师范大学学报（自然科学版）， 2021， 45（3）， 270—274
47	Xu L. L.， Study on Polyacid⁃based Metal⁃organic Framework Materials and Their Catalytic Oxidative Desulfurization Performance， University of Science and Technology of China， Hefei， 2019
	徐丽丽. 多酸基金属有机骨架材料及其催化氧化脱硫性能研究，合肥：中国科学技术大学， 2019
48	Feng Li.， Shao L. X.， Li S. J.， Quan W. X.， Zhuang J. L.， Chem. J. Chinese Universities， 2022， 43（4）， 20210867
	冯丽，邵兰兴，李思骏，全文选，庄金亮. 高等学校化学学报， 2022， 43（4）， 202108672
49	Tang J.， Qin H.， J. Mol. Sci.， 2012， 6（28）， 47—53
	唐晶，秦华. 分子科学学报， 2012， 6（28）， 47—53

Element	Area	Content(%)
Element	Area	Measured	Theoretical
N	10069	10.60	10.62
H	1173	0.597	0.51
C	4307	6.26	6.07

Element	Area	Content(%)
Element	Area	Measured	Theoretical
N	10069	10.60	10.62
H	1173	0.597	0.51
C	4307	6.26	6.07

Empirical formula	C₁₆H₁₆ClCu₁₂Mo₁₂N₂₄O₄₀P	γ/（°）	90
Formula weight	3164.71	V/nm³	6.2011（13）
Crystal size/mm³	0.11×0.1×0.08	Z	4
Crystal system	Monoclinal	μ/mm^-1	6.529
Space group	C2/c	F（000）	5936.0
a/nm	2.4664（3）	θ range/（°）	3.904—50.018
b/nm	1.45386（18）	λ	0.071073
c/nm	1.7353（2）	D_x /（g·cm^-3）	3.390
α/（°）	90	R₁， wR₂［I≥2σ（I）］	0.1433， 0.3362
β/（°）	94.737（4）	R₁， wR₂（all data）	0.1516， 0.3412

Empirical formula	C₁₆H₁₆ClCu₁₂Mo₁₂N₂₄O₄₀P	γ/（°）	90
Formula weight	3164.71	V/nm³	6.2011（13）
Crystal size/mm³	0.11×0.1×0.08	Z	4
Crystal system	Monoclinal	μ/mm^-1	6.529
Space group	C2/c	F（000）	5936.0
a/nm	2.4664（3）	θ range/（°）	3.904—50.018
b/nm	1.45386（18）	λ	0.071073
c/nm	1.7353（2）	D_x /（g·cm^-3）	3.390
α/（°）	90	R₁， wR₂［I≥2σ（I）］	0.1433， 0.3362
β/（°）	94.737（4）	R₁， wR₂（all data）	0.1516， 0.3412

Bond	Length/nm	Bond	Length/nm
Cu1—N1	0.192（3）	Cu4—N5	0.190（4）
Cu1—N8	0.192（3）	Cu4—N7	0.189（3）
Cu1—O_b1	0.261（3）	Cu4—O_d2	0.270（3）
Cu1—Cl1 Cu2—N3	0.2820 0.182（3）	Cu4—O_d3	0.278（3）
Cu1—Cl1 Cu2—N3	0.2820 0.182（3）	Cu5—N11	0.190（3）
Cu2—N4	0.185（3）	Cu5—N2	0.190（3）
Cu2—O_d1	0.262（3）	Cu5—Cl1	0.2578
Cu3—N6	0.193（3）	Cu6—N9	0.185（3）
Cu3—N10	0.187（3）	Cu6—N12	0.188（3）

Synthesis， Characterization and Catalytic Oxidation Iodine Ion Performance of trz-Cl-Cu-PMo₁₂

RichHTML

PDF (PC)

Knowledge

Abstract

Cite this article

share this article

Figures/Tables 12

References 49

Related Articles 15

Recommended Articles

Metrics

Comments

Bond	Angle/（°）	Bond	Angle/（°）
N1—Cu1—O_b1	85.656	Cu3—O_d2—Cu4	88.614
N1—Cu1—N8	159.635	N5—Cu4—N7	162.356
N1—Cu1—Cl1	95.411	N5—Cu4—O_d2	84.079
N8—Cu1—Cl1	104.916	N7—Cu4—O_d2	110.280
N8—Cu1—O_b	188.607	N5—Cu4—O_d3	81.709
Cl1—Cu1—O_b1	109.681	O_d2—Cu4—O_d3	165.705
N3—Cu2—N4	177.004	N2—Cu5—N11	153.692
N3—Cu2—O_d1	95.462	N2—Cu5—Cl1	101.041
N4—Cu2—O_d1	87.277	N11—Cu5—Cl1	105.217
N6—Cu3—N10	157.987	Cu5—Cl1—Cu1	81.208
N6—Cu3—O_d2	88.791	N9—Cu6—N12	176.620

[1]	WANG Di, ZHONG Keli, TANG Lijun, HOU Shuhua, LYU Chunxin. Synthesis of Schiff-based Covalent Organic Framework and Its Recognition of I ^‒ [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(10): 20220115.
[2]	WEI Zheyu, WU Zhikang, RU Shi, NI Lubin, WEI Yongge. Research Progress of Polyoxometalates-Cyclodextrin Supramolecular System [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(1): 20210665.
[3]	MA Mengmeng, QU Xiaogang. Recent Advances on Polyoxometalates as Metallodrug Agents for Alzheimer’s Disease ^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(5): 884.
[4]	ZHANG Ronghui, MIN Deng, WANG Lailai, XIE Wenjian. Research Progress of Catalysts for Gas-phase Fluorination to Synthesize Hydorfluoroolefins^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(10): 2199.
[5]	WANG Bin,WANG Xiaohong,DUAN Limei,XU Liang,ZHAO Peng,JIAN Jinpeng,LIU Zongrui. Spectral Detection for Vitamin C and H₂O₂ Based on the Reversible Color Change and Luminescent Switching Properties of P₂Mo₁₈ $O 62 6 -$ @Tb³⁺ Mixed Solution^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2019, 40(4): 676.
[6]	MA Qinghai,CUI Fang,LIU Mufei,XU linxu,ZHANG Jiajia,CUI Tieyu. Synthesis and Catalytic Performance of Pd/PdO Nanocomposite Microspheres ^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2019, 40(10): 2041.
[7]	XIAO Shanshan, OUYANG Yiting, LI Xiaoyun, WANG Zhao, WU Pan, DENG Zhao, CHEN Lihua, SU Baolian. Synthesis of a Core-shell Structured Ag/ZIF-8 Catalyst with Mesoporous Silica Shell^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2018, 39(6): 1235.
[8]	YANG Ziwei, ZHOU Shunli, WANG Rui, WANG Feng, JIANG Yan, ZHANG Xiuqin. Preparation and Characterization of Self-cleaning Cotton Fabric^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2017, 38(10): 1880.
[9]	ZHANG Yanping,YANG Chunhui,CHEN Pan,RAN Tangchun,LI Jiao,YIN Yongxiang. Activity of Catalysts Reduced by Plasma in CO₂ Methanation^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2016, 37(8): 1521.
[10]	WANG Huichun, WANG Fachun, LI Baolin. Preparation of Cyclodextrin-based Mesoporous Carbon and Its Catalytic Performance^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2016, 37(11): 2076.
[11]	CAO Xiaolu, WANG Longlong, WANG Yajun, XU Qunjie, LI Qiaoxia. Facile Preparation of Amino-modified Pd/TiO₂/C Nanocatalyst and Its Electrocatalytic Performance for Ethanol Oxidation in Alkaline Solution^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2015, 36(6): 1187.
[12]	LIU Chao, ZHUO Xin, CHENG Hui, LIU Chuang, LIU Xinhua. Synthesis, Crystal Structure and Homogeneous Catalytic Performance of Zinc Complex Based on Diethylenetriamine Ligand^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2015, 36(5): 831.
[13]	LIU Wenjin, WANG Hongning, CHEN Ruoyu. Synthesis of Mixed Alumina Silica Pillared Zirconium Phosphate and Its Catalytic Performance in Epoxidation of Soyate^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2015, 36(12): 2550.
[14]	XU Peng, LI Youji, LIU Chen, LI Ming, DENG Ruicheng. Preparation and Visible-light Photocatalytic Performance of Mesoporous Vanadium-doped Titania^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(9): 1954.
[15]	LIU Chao, ZHUO Xin, ZHANG Hu, LIU Xinhua. Synthesis, Crystal Structure and Catalytic Performance of Zinc Complex Containing 2-(Aminomethyl)pyridine Ligand^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(5): 928.