多酸基功能材料性能与应用

多金属氧酸盐(polyoxometalate，简称POM)，又被称为多酸，通常是过渡金属离子经氧原子连接而成的多金属氧簇。如今，多酸已经从开始的简单合成与结构研究，发展到分子的可控设计以及功能化的簇合物和复合衍生材料。与此同时，多酸多样的尺寸、构型以及自身独特的氧化还原特性和酸性，使其在不同的研究领域，如结构化学、配位化学、材料化学以及药物化学等领域，已经得到了广泛的研究并表现出重要的应用价值，并作为著名的无机构筑单元受到了广大研究人员的青睐。为了能够更好地反映和概述多酸在功能材料方面的发展状况以及所涉及的领域，促进多酸化学与配位化学、材料化学的协同发展，全面反映国内外研究人员在多酸基功能材料的性能与应用研究领域的进展以及所做出的贡献，出版一本能够比较全面、系统地反映和总结多酸基功能材料性能和应用情况的书籍，不论对多酸化学领域的研究人员，还是对配位化学和材料化学领域的学者都具有重要的参考和实用价值。
本书除绪论和展望外，主要包括五章内容，分别从多酸基功能材料的光催化性能、电化学性能、有机催化性能、储能性能及其他性能和应用领域进行总结和论述。在每一个章节中，分别以具体的性能研究为出发点，并就目前所取得的具有代表性的研究成果和典型案例进行详细的论述，系统地介绍一些典型的多酸基功能材料的结构、合成方法，并着重介绍材料的组成、结构与性能，最后简述这些材料的潜在应用性。本书每一部分内容均以具体的实例和图片相结合的方式进行论述，整体内容具有一定的系统性和实用性，致力于给广大读者带来有价值的内容。
本书由王祥负责总体的统筹，并在文献调研的基础上进行设计和编写的。尽管作者努力地确保书籍内容的系统性、全面性和完整性，但是由于作者自身水平有限，难免存在着不足之处，敬请读者批评指正。另外，感谢课题组的同事们在文献调研过程中所付出的努力和大力的支持。

编者
2023年7月

本书以多酸基功能材料的性能研究为出发点，分别从光催化、电催化、有机催化、储能、太阳能电池、质子传导、药物传输等研究领域，对具有代表性的研究成果和典型案例进行详细的论述，系统地介绍典型的多酸基功能材料的组成、结构、合成方法。本书适合无机化学、多酸化学、材料化学等领域的科研工作者及相关专业大专院校师生参考阅读。 

第1章绪论001

第2章多酸基功能材料的光催化性能003
2.1引言003
2.2光催化降解污染物性能004
2.2.1有机染料的光催化降解004
2.2.2抗生素的光催化降解011
2.2.3农药的光催化降解016
2.2.4重金属离子的光催化降解020
2.3光催化有机反应性能024
2.3.1醇的光催化氧化024
2.3.2烷基苯C—H键的光催化氧化028
2.3.3胺的氧化偶联030
2.3.4环己烷的氧化033
2.3.5光催化氧化脱硫033
2.3.6光催化氮的固定036
2.3.7光催化合成N杂环化合物038
2.4光催化产氢及二氧化碳还原性能040
2.4.1光催化产氢041
2.4.2光催化二氧化碳还原043
2.5多酸基功能材料在光催化方面的应用045
参考文献046

第3章多酸基功能材料的电化学性能052
3.1引言052
3.2电催化还原性能053
3.2.1过氧化氢的电催化还原053
3.2.2亚硝酸盐的电催化还原056
3.2.3溴酸盐的电催化还原059
3.2.4铬（Ⅵ）的电催化还原062
3.2.5过硫酸根的电催化还原064
3.2.6电催化氧还原066
3.2.7电催化二氧化碳还原068
3.3电催化氧化性能070
3.3.1抗坏血酸的电催化氧化070
3.3.2多巴胺的电催化氧化072
3.3.3尿酸的电催化氧化073
3.3.4甲醇的电催化氧化074
3.3.5水的电催化氧化076
3.4多酸基功能材料在电催化方面的应用079
参考文献079

第4章多酸基功能材料的有机催化性能084
4.1引言084
4.2催化氧化性能084
4.2.1硫醚的催化氧化085
4.2.2烷基苯的催化氧化088
4.2.3苯的催化氧化090
4.2.4苯酚的催化氧化092
4.2.5苯乙烯的催化氧化095
4.3催化环氧化性能097
4.3.1叠氮与炔的环加成097
4.3.2烯烃环氧化099
4.3.3香茅醛的环氧化101
4.4催化其他有机反应102
4.4.1酯化反应102
4.4.2烷基化反应103
4.4.3缩合反应104
4.5多酸基功能材料在有机催化方面的应用106
参考文献106

第5章多酸基功能材料的储能性能110
5.1引言110
5.2电池电极材料的性能110
5.2.1锂离子电池材料的性能111
5.2.2钠离子电池材料的性能113
5.2.3钾离子电池材料的性能116
5.2.4锌离子电池材料的性能117
5.3电容器电极材料的性能120
5.3.1基于导电碳的电极材料性能120
5.3.2基于导电聚合物的电极材料性能123
5.3.3基于混合导电材料的电极材料的性能126
5.4多酸基功能材料在储能方面的应用127
参考文献127

第6章多酸基功能材料的其他性能131
6.1引言131
6.2燃料电池领域性能131
6.2.1质子交换膜燃料电池性能131
6.2.2催化生物质燃料电池性能134
6.3生物学领域性能137
6.3.1药物传输性能137
6.3.2抗肿瘤性能139
6.3.3抗菌性能141
6.4其他领域性能142
6.4.1磁学性能142
6.4.2染料敏化太阳能电池性能144
6.5多酸基功能材料在其他领域的应用147
参考文献147

第7章展望150