提高基于多金属氧酸盐/维奥根（Viologen）的晶体复合物在可见光光催化下还原Cr(VI)的性能

《Inorganic Chemistry》：Boosting Visible Light Photocatalytic Performance of Polyoxometalate/Viologen-Based Crystalline Complexes for Cr(VI) Reduction

通过一锅水热法合成了三种新型POM/viologen晶体复合物，其中复合物3具有罕见的Mo capped Finke型POM结构。该材料在可见光下表现出优异的Cr(VI)还原性能，30分钟内去除效率达99.80%，且抗离子干扰和循环稳定性突出（六次循环仅3%效率波动）。光生电子和超氧自由基是主导的催化机制，为设计高效Cr(VI)去除材料提供新思路。

　　

为了持续去除废水中的六价铬（Cr(VI)），开发出性能稳定的光催化剂非常重要，尤其是具有优异光催化性能的光敏染料viologen与氧化还原活性多金属氧酸盐（POM）组成的协同双组分体系。在本研究中，通过一步水热法成功制备了三种基于POM和viologen的结晶复合物，分别为：(Hmimb)₂·[SiMo₁₂O₄₀] (1)、[Ni(mimb)₂(SiMo₁₂O₄₀)]·1.8H₂O (2) 和 {[Ni(mimb)₂(H₂O)₃]₂·[Ni₄(H₂O)₂(GeMo₉O₃₄)₂(MoO₂)₂]}·9H₂O (3)（其中mimb = 1-((3,5-二甲基异噁唑-4-基)甲基)-[4,4′-联吡啶]-1-鎓）。值得注意的是，复合物3具有罕见的Mo封端的Finke型POM结构。这些复合物被用作六价铬还原的光催化剂。光电化学测试表明，复合物3具有优异的电荷分离能力和可见光吸收能力，这一结论也通过分析晶体结构中相邻单元格之间的最小氢键距离和二面角得到了验证。在优化条件下，复合物3在可见光照射下30分钟内实现了99.80%的六价铬还原率。此外，复合物1–3对离子干扰（阴离子/阳离子）表现出很强的抗性，使其在实际水处理应用中具有很高的实用性。经过六次连续处理后，六价铬的去除效率仅波动了3%。根据自由基捕获实验的结果，超氧阴离子（^•O₂^–）和光生电子（e^–）在光催化过程中起主导作用。这项工作为设计高效六价铬还原的基于POM和viologen的结晶材料提供了重要见解。