承德石油高等专科学校
毕 业 设 计
设计题目：班 级：学生姓名：指导教师：完成日期：
说 明 书
Keggin型P—W—V杂多酸
的合成与表征
精化0601班 万 丽 李 红 耀 2009 年 6 月 12 日
承德石油高等专科学校
化工系毕业设计（论文）任务书
一、题目 Keggin型P—W—V杂多酸的合成与表征
设计学生姓名： 万 丽 二 、题目说明： 本题应达到的基本要求 1. 认真查阅资料。
2. 本着科学的态度，按照实验步骤完成实验。
3. 实验所得红外光谱图中在7000-1100中出现4个特征峰。 三、题目进度安排（步骤、程序、时间） 第 1 - 6周：准备、查阅资料。
第 7 - 8周：拟定实验方案、统计所需实验药品和仪器。
第 9-10周：准备实验所需药品仪器，继续查阅资料。 第11-13周：按照实验方案做实验。 第14-15周：总结数据，撰写毕业论文。 第16-18周：整理论文、准备答辩。
交出任务时间:2009年 3 月 2 日；完成日期 6 月 10 日 学生交出全部设计（论文）期限2009年 6 月 12 日 指导教师 李红耀 学生签名 万 丽
Keggin型P—W—V杂多酸的合成与表征
摘要：论文综述了钨的主要性质和用途、杂多化合物的性质与合成以及其在催化、水质缓释剂、分析检测、生物医药和无机离子交换等方面的应用。实验采用酸化—乙醚萃取法合成P-W-V杂多化合物，并利用红外光谱进行分析和表征，结果表明此化合物红外光谱具有Keggin结构的四条特征峰，证明合成产物为具有Keggin结构的杂多化合物。
关键词：钨、杂多化合物、红外光谱
THE SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF P-W-V HETEROPOLY COMPOUND WITH KEGGIN STRUCTURE
ABSTRACT
Paper summarized the main character and purposes of tungsten, the prpperties and synthesis methods of heteropoly compounds and the applications of it in catalytic, inhibitor in aqueous solution, analutical, bio-medicine and inorganic ion-exchange. P-W-V heteropoly compound was synthesized by acid - ether extraction method, and it was analyzed and characterized by infrared spectroscopy. Results showed that this compound has the four characteristic peaks on infrared spectra, and this proved that the product synthesized was a heteropoly compound with Keggin structure.
KEY WORDS: tungsren；heteropoly compound；infrared spectra
目 录
第一章 综述 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.1 钨的主要性质及用途 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.2 杂多化合物（HPC）合成、结构及性质 „„„„„„„„„„„„2
1.2.1 HPC的合成及结构 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 1.2.2 HPC的性质 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 1.2.2.1 酸性 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 1.2.2.2 氧化还原性 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
1.2.2.3 溶解性 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
1.3 HPC的用途 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 1.3.1 作催化剂 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
1.3.1.1 多相催化功能 „„„„„„„„„„„„„„„„„„7
1.3.1.2 作水质缓蚀剂 „„„„„„„„„„„„„„„„„„7
1.3.2 用于化学检测、分离和定向分析方面 „„„„„„„„„„„8 1.3.3 具有无机离子交换剂的功能 „„„„„„„„„„„„„„„8 1.3.4 在生物医学方面的应用 „„„„„„„„„„„„„„„„„8 1.4 HPC型化合物的研究现状和发展前景 „„„„„„„„„„„„„9 1.4.1 研究现状 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 1.4.2 杂多化合物研究未来发展趋势和展望 „„„„„„„„„„„10 第二章 实验 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11
2.1 实验仪器 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 2.2 实验药品 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 2.3 HmPW12-nVnO40合成 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 11 2.4 结果讨论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 2.4.1 红外光谱 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 2.4.2 结果分析 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 第三章 结论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15 结束语 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 致谢 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18
第一章 综 述
钨是银白色高熔点金属，具有硬度大，耐磨、耐腐蚀等特性，广泛用于制造合金等领域。钨能形成许多性能优良的杂多化合物。杂多酸（HPA）及其盐统称为杂多化合物（HPC），它是一类具有确定组成的含有氧桥的多核配合物。目前研究最多的是钨的HPC，最近在新型催化剂开发、抗病毒、抗癌、无机离子交换剂和作为分析师几等方面取得长足的进展。本文对近三十年有关钨的杂多化合物及其在合成化学、化学工业、分析化学、临床化学和医学等方面的应用作一综述。
1. 1 钨的主要性质及用途 (一)钨的性质
钨是银白色稀有高熔点金属，外形似钢，是重要的战略金属，钨矿在古代被称为“重石”。钨在常温下很不活泼，与大多数非金属（除氟外）作用[1,2]。钨有+2、+4、+5、+6价，其中以+6价最为稳定。
钨的熔点极高，能耐3000℃的高温。素有“烈火金刚”之美称。硬度很大，蒸汽压很低，蒸发速度也较小。钨的化学性质很稳定，常温时不跟空气和水反应，不溶于盐酸、硫酸、硝酸和碱溶液。王水只能使其表面氧化,溶于硝酸和氢氟酸的混合液。高温下能与氯、溴、碘、碳、氮、硫等化合，但不与氢化合。
(二)钨的主要用途
钨最重要的用途是在钢铁工业中是重要的合金元素，能提高钢的强度、硬度和耐蚀性。含钨的硬质合金（碳化钨），硬度大、耐磨、耐蚀和耐热，用于制造钻头、刀具和耐高温的零件等。含钨60％～90％的钨铜（或钨银）合金是优良的接触材料，可用作电键、刀形开关、断路器及点焊电极等。钨镍铜合金可作 和 射线的防护屏。在火箭发动机中，由钨和钨渗铜（银）制成的不甘落后冷却喷管能耐3127℃的高温和承受高压、高招应力。高密度钨合金是穿甲弹的重要材料，在保龄球、标枪等运动器具上也有应用。在照明及电子工业上作发光材料发射电极和 射线阴极靶。还可作高温电阻炉加热体。钨和钨铼（26％）合金所组成的热电偶，可测量温度范围从室温到2835℃。二硒化钨可作自身润滑轴承的润滑剂，其润滑温度范围为-217～350℃。钨的化合物颜料经久耐用。
钨及其合金广泛应用于电子、电光源工业。用于制造各种照明用灯泡，电子管灯丝使用的是具有抗下垂性能的掺杂钨丝。
钨是高速工具钢、合金结构钢、弹簧钢、耐热钢和不锈钢的主要合金元素，用于生产特种钢的钨的用量很大。
由于钨具有优良的物理、机械抗腐蚀和核性能，因此在火箭、导弹、返回式宇宙飞船以及原子能反应堆等尖端科学领域有着不可替代的重要作用。
1．2 杂多化合物（HPC）合成、结构及性质
在某些多酸中，除了由同一种的酸酐组成多酸外，也可以由不同的酸酐组成多酸，成为杂多酸（Heteropoly acid ,HPA）,杂多酸式强酸，非常易溶于水（包括部分杂多酸盐）[3]。由于具有较大的分子量，所以得到的溶液比重很大而很稠。其相应的盐称为杂多酸盐。它们统称为杂多化合物（Heteropoly Compound,HPC）。钨钼杂多化合物(HPC)是一类具有确定组成的含有氧桥的多核络合物，它们主要含有钨、钼、磷、等元素。现在已经知道有一百多种成分不同、结构各异的杂多酸及其盐。
1.2.1 HPC的合成及结构
钨钼杂多化合物（HPC）常见的合成方法有酸化法、乙醚萃取法、离子交换法和降解法.近年来，固相合成HPC的方法也得到应用。其中酸化法是制备HPC的经典方法，乙醚萃取法是制备HPC的最重要和使用最广的一种方法[5,6]。另外还有电化学法和氧化物化学激活法[7]，新型HPA的合成是杂多酸化学研究领域的一个重要方面。
杂多酸的通用分子结构式是HnXM12O40和HnX2M18O52(式中M表示MO或W)。现代工业生产的杂多酸有：H3PW12O40、H3PMO12O40、H4SiMO12O40，以及H6P2W18O62等。在大量发现的杂多阴离子结构中,Keggin结构是最有代表性的，除此之外，还有Dawson结构、Anderson结构、Waugh结构、Silverton结构。Keggin结构及衍生结构（Dawson结构）的杂原子是属于四面体配位的，而Anderson等结构的杂原子是属于八面体配位的。由杂多阴离子与反荷阳离子（质子、金属离子等）组合杂多化合物的立体结构称为二级结构。前人的研究结果表明 [2]：一级结构相当稳定;二级结构非常异变，随着反荷阳离子的电荷、半径、电负性不同，既可影响HPC的酸性、氧化还原性，又能调变HPC的催化活性和选择性。
多酸化学认为，HPC阴离子由中心原子（或杂原子，以X表示）与氧离子组成的四面体（XO4）或八面体（WO6）配位而成，在HPC最基本的配位单元WO6中, 具有双键、单键和极强性键3种化学键型，这是HPC显现出独特的催化性能的关键所在。 （1） 在表面结构上有可能按一定的分布集中一定数目的不同中心组成催化剂的活性结构；
（2） 在不同气氛（氧化、还原等）影响下，结构的表面集团可以改变，但整体骨架不易变动，因此变化了的基团较易恢复原状，而结构可变性恰好是催化剂的必具条件之一； （3） 结构的组成基元可变性很大，因此杂多酸结构是使助催化剂发挥作用的重要手段； （4） 结构的表面具有离子交换性，有不少可供交换的质子和离子，必要时可按需要交换直接暴露于表面的金属离子，以调整其催化性能。
1.2.2 HPC的性质
HPC具有许多特殊的性质：化学计量的HPC组成简单；在水溶液和固态中具有稳定均一的确定结构；既兼有配合物和金属氧化物的结构特征，又兼有酸性和氧化还原性能；既可以作为均相或多相反应的催化剂，甚至两者兼而有之的多功能催化剂。 另外，杂多化合物具有分子体积大、相对分子质量高，对电子、质子有传输作用和储备能力，热稳定性高，“晶格氧”有活泼性和质子酸性高等独特的性质。此外，杂多化合物还具有无毒、无味、不挥发、可以用有机溶剂萃取便于分离的特点。
1.2.2.1 酸性
HPC不论是溶液还是固体都是强阳质子酸，其酸性比组成元素的含氧酸和一般无机酸的酸性要强。杂多酸除可在水溶液中显示酸性外，在有机溶剂中也可解离出质子，显示其强酸性。不同结构的杂多酸的酸性大小顺序为：HPW>HSiW>HPMo>HSiMo[9]。 一般来说，杂多钨酸的酸性比杂多钼酸强，只有含适量结晶水时HPC才表现出最大的酸性。
1.2.2.2 氧化还原性
HPC也是一种多电子氧化剂，这主要是由于其分子结构中的配位多原子可以不连续
地获得多个电子，并且阴离子结构不受破坏，还原态的杂多阴离子又能可逆地氧化到原来的状态。这是HPC作为氧化还原反映催化剂的理论基础。
由于HPA的阴离子是由多个易于传递电子的过渡金属离子组成的，因此随着所含配位原子及中心原子性质的不同，可以形成能接受多个电子的氧化剂。这种氧化剂及其还原产物（杂多蓝）之间的氧化-还原性能，均有可能成为独特的氧化-还原催化性能。在作为氧化性催化剂是，HPC具有再生速度快、选择性能高以及催化活性优异等特点。例如由乙烯制乙醛的反映在50年代末是用瓦克法，所采用的PdCl2-CuCL2催化体系操作条件温和但存在下列缺点；1设备腐蚀严重；选择性能差且副反应多，当酸性介质中有高浓度Cl存在时会生成氯化副产物。到了70年代中期用HPA代替CuCl2作催化剂，上述存在的问题便得到极大的改善。如用Pd2+-PMA代替PdCl2-CuCl2作催化剂，氧化乙烯的活性比瓦克法大30-100倍，乙醛的选择性可达97%[1]。
1.2.2.3 溶解性
HPC能溶于水，还能溶于多种含氧有机溶剂，并且在有机溶剂中具有比在水溶液中更高的稳定性。在溶液状态下，由于杂多酸的“假液相”结构，使得催化反应能同时发生在杂多酸的表相和体相。因此，即使是多相催化，也能同时表现多相和均相两种催化效能，这是HPC具有高度催化活性的重要原因。由于HPC具有这种兼容并蓄的功能，近10多年来，在有关HPC的合成、结构及性质方面，人们进行了大量的研究工作。
1.3 HPC的用途
凭借这些优良性能，杂多酸被广泛应用于各个领域，特别是在分析化学和催化剂方面用的最广[3,4]。近年来，在功能材料、分子（电子）器、无机药物等方面的研究应用充分显示了钨钼杂多化合物的新用途，如图1.1所示。
催化剂
（包括柱撑多酸化合物）
无极液晶材料
无机药物
（抗肿瘤、抗病毒、抗艾滋）
磁性器件 多酸 分子器件 多酸超分子
电子器件 （绝缘体性质） (半导体性质) （金属性质）
电、光、热器件
（热致变色）
（光致变色）
（电致变色）
荧光体 （光致发光） （阴极发光） （电发光）
图1.1钨钼杂多化合物的应用领域
1.3.1 作催化剂
目前工业生产中常用的几种酸催化剂，如硫酸、氢氟酸等都有极大的腐蚀性，既污染环境，又有害人体。人们正在寻求可取代它们的更安全、高效的酸催化剂。则杂多酸作为性能良好的酸催化剂备受人们青睐。
由于HPC对设备的服饰性弱，对环境的污染小，可视为一种“清洁”的催化剂，杂多化合物以其相当高的分子量和高的质子酸性已经被广泛的应用与化学工业中，尤其是用作酸性催化剂[10]。
在酯化反应中应用较多的是H3PW12O40、H4SiMo12O40、H3PMo12O40等催化剂，其催化活性基本与其在溶液中的酸强度一直。在酸、醇均相酯化反应中杂多酸的催化活性比硫酸高得多，反应选择性好，不腐蚀设备，对环境污染小。目前用作催化剂的HPC主要是具有HnAB12·XH20的结构Keggin型杂多酸，如十二磷钨酸
（H3PW12O40,H4SiMo12O40·XH20）、十二硅钨酸（H4SiMo12O40·XH20）、十二磷钼酸（H3PMo12O40·XH20,H3PW12O40）等。
因为杂多化合物按化学计量合成并且结构确定，既有配合物和金属氧化物的结构特征，又有酸性和氧化还原性质；可以做为均相或多相催化剂，又可作为能同时传递质子和电子的双功能催化剂。在许多反映中，它的催化活性和选择性超过复合氧化物和分子筛。在应用上，尽管杂多酸不如硫酸、盐酸价格低廉，但是杂多酸具有不挥发性、无味、热稳定性高、基本上无污染等优点。并且杂多酸型催化剂催化活性更高，有些情况下能
够反复多次使用。
有许多HPC用作催化剂的例子，如盛凤军[11]硅钨酸合成邻苯二甲酸二正辛酯；杨金水[12]，倪春梅[13]，齐建国和蒋兰宏[14]TiSiW12O40-TiO2、硅钨杂多酸和磷钼杂多酸催化合成苹果酯；李华明[15]杂多酸催化环乙烯氧化合成己二酸；杨水金等[16]硅钨杂多酸催化合成缩醛（酮）；李贯良等[17]用磷钼杂多酸催化合成醋酸正丁酯；高丽娟等[18]人用磷钼杂多酸催化合成乳酸正丁酯；赵地顺等[19]人用磷钼杂多酸催化合成乙酸乙酯；林华、吴庆银、杨水金、张余[20-23]磷钨杂多酸（盐）、杂多钨酸、TiSiW12O40-TiO2催化合成丁酸异戊酯。
1.3.1.1 多相催化功能
由于HPC二级结构具易变性，因此固体杂多化合物可通过吸收大量的极性分子（如H2O、醇等）而是自身的体积膨大，吸附-脱附过程通常是迅速的，而且伴随发生二级结构的变化。这种状态在某些方面类似于浓溶液，介于固体与溶液之间，故被称为假液相
[2]
。由于固体HPC具有这种假液相特性，且某些反映主要发生在这种体相内，故称为体
相型反应。在体相型反应中有机底物可进入HPA二级结构中，例如用H3PW12O40催化异丙醇脱水反应就属于“体相型”反应[5]，在反应过程中异丙醇可进入体相内部，因而体相中的酸点也起催化作用。在HPC固体表面上发生的反应称为表面型反应[4]，即丁烯-1主要在表面酸点上进行反应。已有的文献资料表明，HPA催化下的乙醇脱水反应是兼有两种类型的反应，分子内脱水属于体相型反应，而分子间脱水则属于表层型反应。
1.3.2 作水质缓蚀剂
随着工业的发展，钢铁、有色金属及其合金的应用日益广泛，与此同时大气、油水、土壤以及工业上应用的酸，碱和盐对材料的腐蚀也愈来愈严重。钨钼杂多酸化合物则作为性能优良的水质缓蚀剂而广泛被采用。研究表明，钨系杂多化合物的缓蚀效果不同与单一钨酸钠，比单独使用同样量的WO2-42,PO3-43,SiO4-44缓蚀效果好。由于磷元素在磷钨杂多酸盐中的重量比例小，因此作为缓蚀剂是磷钨杂多酸盐比磷系水质缓蚀剂大大降低了水中含磷量，从而减少了菌藻微生物的繁殖，降低了环境污染。同时发现磷钨杂多酸盐比钨硅杂多酸盐环视效果好。因此磷钨杂多酸盐是种有前途的新型水质稳定剂。张兰萃[24]研究Na8SiW11O39-ZnCl2复配缓蚀剂的缓释作用。发现当加入葡萄糖酸钠，不仅可提高缓饰率，且可减少主缓蚀剂的投加量，有希望成为高效、低毒的优良复合缓蚀剂，
具有广阔的应用前景。硅钨杂多酸在浓缩倍数低的水介质中对低碳钢具有良好的缓饰性，杂多酸的动态缓饰效果优于静态缓饰效果，磷钨杂多酸的缓饰性能优于钼系杂多酸的缓饰性能[25]。
1.3.3 在化学检测、分离和定量分析方面
杂多化合物以其高的相对分子质量、电化学活性和能被还原为有颜色的物质（杂
多蓝）、可结合元素的多样性等特性长期以来被用于检测、分离和定量分析。利用杂多化合物可测定许多药物和材料，例如卞海霞等[26]用磷钼钨杂多酸作显色剂快速测定水果蔬菜中Vc的含量，申金山等人[27]对鲁米诺-磷钼杂多酸-铋化学发光反应的研究结果发现铋可使体系的发光强度减弱，据此建立了测定铋的新化学发光分析法。毕莉，杨亚玲等[28]利用磷钨钼-罗丹明G-OP法测定痕量磷。娄天军，尤希凤[29]用硅钼杂多酸分光光度法测定了食品中抗坏血酸。
杂多酸用于分析测定，主要有下面三个显著优点： 1 提高了分析测定的灵敏度 2 提高了选择性 3 扩大了分析范围。
1.3.4 具有无机离子交换剂的功能
由于HPC结构的表面具有离子交换性，有不少可供交换的离子与质子，因而HPC可用作无机离子交换剂。如P-Ti-V新型无机交换剂及水合磷锑酸盐等就具有交换容量大、耐高温、选择性好等优点。
1.3.5 在生物医学方面的应用
顺铂和碳铂具有抗肿瘤、抗癌作用。但是，由于其毒性大，寻找毒性更小，治疗效
果更明显的抗恶性肿瘤药物，如二卤茂铁类配合物、金属卟啉配合物等。专家证明HPC具有抗肿瘤、抗病毒和抗病毒潜伏的生物活性；如一些体积较大的杂多钨酸盐阴离子[SiW12O40]、[BW12O40]、[PW18O52]及[As2W18O62]。最近研究发现一些生物体内含有钨，并且已经分离出几种含钨的酶，如醛铁氧化还原酶（AOR），由X射线晶体衍射确定其
结构。鲁晓明等[32]合成了几种钼钨氧转移酶并且测定了相应的结构和活性；哈佛大学的Holm等利用钨酶的活性中心，合成了一系列的2-（2-硫烯）钨（Ⅳ、Ⅵ）[33]的配合物。
早在20世纪70年代初，人们就发现HPC具有抗病毒、抗癌活性，如1974、1975年报道的[NaSb9W21O86]和(NH4)16[Sb8W20O80]·32H2O就具有这种功能。尤其是[NaSb9W21O86]，在体外和体内试验条件下，使用对细胞无毒性剂量时，都表现出了抗病毒和抗肿瘤的性质，同时又是细胞、细菌以及病毒DNA和RNA聚合酶的有效抑制剂。近几年又发现穴状杂多阴离子[KAs4W40O140]的某些衍生物具有抗艾滋病毒活性，而[LnW10O30]系列稀土杂多化合物也可作为抗肿瘤药物。最近报道的
(NH4)18[NaSb11W21O88]·24H2O(结构代号为HPA-23)具有很高的抗艾滋病活性，且在法国已进入临床使用。然而，对于从分子水平研究杂多酸化合物抗病毒的机理国内尚少见报道。最近我国学者用谷胱甘肽作为病毒包络蛋白的模拟物，用NMR方法研究杂多酸HPA-23与它的作用，结果表明还原型和氧化型谷胱甘肽以C末端COO-和HPA-23骨架上钨原子配位，还原型谷胱甘肽侧链上的疏基(SH)也参加配位COSY谱证明了SH配位为慢交换反映。据文献报导，Anderson及Keggin结构杂多配合物的空间体积相对较小但活性相对较高，这两种结构的杂多化合物对肿瘤细胞的半数抑制浓度均在4mg/L以下，显示出较强的抗肿瘤活性。Hill曾报道：钼系HPC具有较强抗肿瘤活性，而钨系杂多配合物具有较强的抗肿瘤活性；对于钼与钨混配型杂多配合物，钼与钨的原子个数比是决定杂多配合物生物活性的重要因素；对于钒取代的钼系杂多配合物其抗肿瘤活性有所增强。临床医学表明，K7[PV2W10O4]·nH2O等杂多化合物具有抗HIV病毒作用，K7NiV13O38·16H2O某杂多化合物具有抗肿瘤的作用。
另外，HPC在临床化学、药剂制备、杀虫剂和生物活性分子等方面都有应用。
1.4、HPC型化合物的研究现状和发展前景 1.4.1 研究现状
目前杂多酸化合物的研究主要体现在以下几个方面：
(1)新物种的合成，包括采用一些新的实验手段，从HPC本身结构特征（笼型）出发，合成一汇总新的特殊结构和性能的HPA物种。如：层柱型杂多酸催化剂的合成。 (2)对现有的杂多酸化合物催化研究，包括对HPA催化机理和催化性能的理论研究，也包括对HPC在工业上的应用研究。
(3)对HPC结果化学研究，包括对新的杂多酸化合物结构确定，和运用量子化学方法对HPC在的原子坐标和分子轨道的计算，并由此预测新的化合物的存在。 (4)对杂多酸化合物功能性质的研究。
(5)对负载型杂多酸的研究和应用，负载型杂多酸可以克服纯的固体杂多酸催化剂存在比面积小（<10㎡/g）和一定程度的污染腐蚀等不足，还可以增强机械强度和热稳定性，并可重复使用。
1.4.2 杂多酸化合物研究未来发展趋势和展望 杂多酸化学的研究将重要集中在以下两个方面：
1、对杂多酸化合物的应用研究
（1） 对适合于工业生产中的催化剂的开发研究，如一系列负载型杂多酸的开发、应用
和研究。
（2） 对杂多酸功能性质（电性质、磁性质、光性质等）方面的开发研究。如合成具有
应用前进的磁性材料、非光学线性材料、超分子材料等。
（3） 多杂多酸药物方面的应用研究莫如对抗癌、抗HIV病毒等杂多酸系列药物的研究。 2、多杂多酸化合物的基础理论研究
（1） 对杂多酸化合物催化机理及抗病毒、抗癌机理的研究。 （2） 对杂多酸化合物的性能组成元素、化学键及其结构关系的研究。
（3） 如何运用理论知道来进行杂多酸化合物的分子设计和对现有杂多酸化合物性质
和结构方面进行合理的理论解释。
总之，HPC除了在化学工业、材料、临床化学及医学等方面的广泛应用，近30年来，有关杂多化合物应用方面的报道日益增多，使杂多化合物在应用上显示出很大潜力，成为令国内外学者瞩目的新课题。目前，HPC化学正和原子簇化学一样，以研究一类最有应用前景的具有优异性能的配合物（功能材料）为人们所瞩目。随着对杂多化合物研究的深入和广泛，必将会开拓出更多新的应用领域。
第二章 实 验
本实验采用酸化—乙醚萃取法合成P—W—V杂多化合物，并对实验结果所得样品进行红外光谱分析，以确定此杂多化合物是否具有Keggin结构。并且对不同方式所得的产品加以分析对比，以确定得到产品的更好方法。
2.1 实验仪器
250ml三口烧瓶，100ml量筒，玻璃棒，胶头滴管，回流装置，铁架台，磁力搅拌器（或电动搅拌器），加热套（或水浴锅），250ml分液漏斗，500ml烧杯，100ml烧杯。
2.2 实验药品
无水Na2CO4（分析纯），V2O5（分析纯），Na2WO4·2H2O（分析纯），98%H2SO4（分析纯），Na2HPO4·12H2O（分析纯），乙醚（分析纯），PH试纸
2.3 实验方法
2.3.1 HmPW12-nVnO40合成
先将实验所用的仪器全部刷净，待用。用电子天平称取所需实验药品的质量，精确到0.01g。
将1.38g的无水Na2CO3溶于150ml水中，加热至沸，缓慢加入1.82gV2O5反应并分解，分解完全后 ，加入适量的KMnO4至溶液显浅红色，再加入7.16gNa2HPO4·12H2O和73.12gNa2WO4·2H2O继续回流加热5h，停止加热，边搅拌边缓慢底加1：1的硫酸至PH为2.5左右，降低至室温，将反应物转移至分液漏斗，加入适量乙醚充分振荡，逐渐加入适量的1：1的硫酸继续振摇，静止后，分层，分出下层鲜红的醚萃取物。
此处利用两种方法：
1）用流动的空气吹醚至干，将所得的产物（小烧杯）用红外光谱进行分析。 2）用回流装置对萃取物进行回流，得到产物（大烧杯）。 合成产物化学结构采用红外光谱（IR）进行表征。结果如下图:
2.4结果讨论 2.4.1红外光谱
具有Keggin结构的1：12系列杂多酸化合物分子中氧原子有四种位置，其中红外光谱有四个特征峰，位置在红外光谱指纹区700—1100cm-1，水分子的弯曲振动频率在1610—1650cm-1。一般认为磷钨杂多酸各键的反对称伸缩振动频率如下所示：
P—Oa：1079cm-1 W=Od：983cm-1
W—Ob—W：890—850cm-1 W—Oc—W：800—760cm-1
当杂多化合物中的配位原子被其它原子取代时，红外光谱特征峰的位置回发生偏移。
从图中可以看到以下4个Keggin结构杂多酸的特征吸收峰，在1075cm-1左右均出现了磷与内氧键Oa（即四面体氧）的反对称伸缩振动吸收峰，981cm-1左右出现的峰为配位原子（W）与端氧键Od（每个八面体的非公用氧）的反对称伸缩振动峰，885cm-1左右出现的峰为配位原子（W）与桥氧键Ob（属于不同3中金属簇角顶共用氧）的反对称伸缩振动峰，792cm-1左右出现的峰位配位原子（W）Oc（属于同一3中金属簇共用氧）的反对称伸缩振动峰。除了Keggin结构的4个特征峰外，在3430和1630cm-1左右出现的为晶格水的伸缩和弯曲振动峰，在1100—1200cm-1区域内不存在吸收峰，与PWA的红外光谱图相比较，由于V原子部分取代W原子的位置，W—Oc—W振动峰的位置发生位移，这与其它取代型的Keggin结构杂多阴离子的IR谱图的规律是一致的。由此可以推断，合成的产物是具有Keggin结构的PWVA杂多化合物。
2.4.2结果分析
本实验采用两种方法得到产品：回流(50℃)制得产品（大烧杯）和流动空气吹醚至干法（小烧杯）。最终所得产品都进行红外光谱检测，发现回流所得产品红外光谱图特征峰很明显，非常复合题目要求，流动空气吹醚至干法所得产品进过红外光谱检测后，发现特征峰与要求标准略有偏差，主要特征峰位置基本正确。
从而得出回流法所得产品效果较好，回流在实验分离后即可进行，全程基本没有杂
质进入样液中既得产品，而吹醚至干法则不同，当样液在空气中存放时，由于空气的流动性，必然将空气中的尘土和一些化学杂质吹进样液中，最终得到的产品也已经不再是原产品，基本上是个混合物，所以所得的红外光谱图于标准略有偏差。
经红外光谱分析后结构与理论结果有一定的差距，我认为造成偏差的原因有如下几点：
(1) 因为实验室设备有限，乙醚没有完全除去，对分析结果造成干扰； (2) 回流温度和试验温度没有控制好，导致反应不完全； (3) 酸度没有控制好；
(4) 回流时间短，反应物没有全溶解，反应不完全；
(5) 在吹干过程中由于是空气吹干，而空气中存在杂质导致产物中进入许多杂质； (6) 人为因素造成的不可避免的误差等；
(7) 得产品的回流过程中回流的程度没有掌握好，导致产品变质。
第三章 结 论
本实验采取酸化—乙醚萃取法合成了P—W—V杂多化合物，红外光谱表征具有Keggin结构的四条特征峰，说明合成了预期的产物。
实验过程中采用两种方法得到产品，分别是流动空气吹醚至干法和回流法，最后通过对两种方法得到的产品进行比对，分别做出了红外光谱图，红外光谱分析表明发现回流所得产品红外光谱图特征峰相对于流动空气吹醚至干法所得谱图明显，流动空气吹醚至干法所得谱图特征峰与要求标准略有偏差，主要特征峰位置基本正确。结果说明回流法所得产品较为纯净，杂质相对少，符合本次实验要求，也更好的说明此杂多化合物具有Keggin结构。
本实验方案比其它方案要节省时间 ，且容易控制、节省开支。但是要特别注意酸度和回流温度的的控制，在吹干过程中防止空气中杂质进入样液并且在实验过程中要反复的分离，以免造成试剂的浪费。
结 束 语
大学的生活也许将要以此作为一个结束了，但大学结束了，我们的精神不能结束，我们追求我们事业的壮志雄心永远也不能结束。大学给了我们一个追求辉煌的梦想。而我就在这个梦想的指引下努力的振翅飞翔！
三年大学生活匆匆而过，毕业设计也许是我们大学生活的最后句点。在三个多月的毕业设计过程中，老师的悉心指导以及严格要求使我在做设计的同时学到了更多知识以致于更加顺利的完成了设计。我所设计的毕业课题是《Keggin型P-W-V杂多酸的合成与表征》，从课题选择、方案论证到具体设计，每一步对我来说无疑是巨大的尝试和挑战，也成为了我在大学期间独立完成的最大的课业。在具体设计的过程中我遇到了很多的困难，我不断的摸索，不断的提出问题，然后去论证、推翻，在接着提出新的问题。在这个循环往复的过程中，随着自身不断的努力和老师不懈的帮助指导是使得我这篇原本稚嫩的设计得以完善。
虽然我的设计可能并不成熟，但是它已经向我提供了一个平台，我想在这次设计的基础上，我一定可以在今后走上社会之后更加成熟与自信的完成每一次任务。
致 谢
时光飞逝，经过三个多月的忙碌，在老师的辛勤指导下我的《Keggin 型P—W—V 杂多酸的合成与表征》终于顺利完成。虽然已在油专的校园里学习了三年，然而当遇到实际问题是还是缺乏经验，由于这是第一次独立完成一项设计任务，所以困难是在所难免的，然而老师的督促与指导给了我很多的信心，使这次设计能克服重重困难得以完成。
因此，在这里首先我要感谢我的指导老师。虽然他平日里工作繁忙，但是在我设计的过程当中依然悉心的给予了我很多的指导与帮助。老师丰富的专业知识以及他严谨教学的工作态度是我深深敬佩的，在今后的学习与工作过程中我将以他为榜样，更加完善自己。
其次，我要感谢在大学三年的学习生活过程中所有的老师，他（她）们的辛勤教育使得我们能够掌握扎实的专业知识，同时我要感谢我所有的同学们，正式因为有了你们的支持与鼓励，我的大学生活才会如此的丰富多彩。
最后，我要感谢承德石油高等专科学校三年来对我的大力栽培。
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