[发明专利]多金属氧化物及利用其制备的功能性纤维或织物

说明书

技术领域

本发明涉及新结构的多金属氧化物及利用该多金属氧化物来制备的具有多种功能的纤维或织物。

背景技术

多金属氧化物（Metal Polyoxides，以下简称为‘MP’）主要为阴离子即多原子离子，由三个以上的过渡金属氧阴离子组成，这些过渡金属氧阴离子借助氧原子而相连接，具有大的三维结构。组成多金属氧化物的金属原子主要为五族或六族过渡金属，具有高的氧化状态。在这高的氧化状态中，电子构型为d⁰或d¹。作为金属原子的例，有钒（V）、钶（V）、钽（V）、钼（VI）、钨（VI）等。

多金属氧化物大致分为两种，即为异聚阴离子和杂多阴离子，该异聚阴离子只由过渡金属和氧阴离子组成，该杂多阴离子包含在过渡金属和氧阴离子中具有p或d轨道的杂原子。作为杂多阴离子的典型的例为钨酸磷（phosphotungstate）阴离子，过渡金属氧阴离子的骨头结构由磷或硅的杂原子包围，并共享相邻的氧原子。

1826年，发现了作为最初的多金属氧化物化合物的磷钼酸铵（[PMo₁₂O₄₀]^3-）。1934年，磷钼酸铵被证明为与钨酸磷阴离子具有相同的结构，该结构被称为核环（Keggin）结构。之后，开发了具有高的对称性的多金属氧化物和包含有机/无机混合物质的一些多金属氧化物，且已知其磁性、光学性及医学性特性和应用研究。

根据化合物的种类，多金属氧化物具有几种不同的基本骨骼结构。最为周知的结构为核环杂多阴离子（[Xn＋M₁₂O₄₀]^（8-n）-）结构，非常稳定且容易合成，在分光学角度上很好地定立了化合物的确认。该核环结构的情况下，主要为钼酸盐或钨酸盐化合物，且钨或钼原子可由其他过渡金属、有机金属、有机官能团来取代。林德奎斯特（Lindqvist）结构为异聚阴离子结构，十钒酸盐、仲钨酸盐、钼36-聚钼酸盐结构为杂多阴离子结构。相比于核环结构和道森（Dawson）结构以磷或硅原子为中心具有四面体配位结构，安德森（Anderson）结构具有以铝原子为中心的八面体配位结构。此外，还有几种基本的结构。

被称为“附属（addenda）原子”的金属原子主要为钼、钨、钒等。两个以上的金属原子包含于骨骼结构的时候，称为“混合的附属原子簇”。配位于该金属原子的配位体（主要为氧化物阴离子）形成相互交联的骨骼结构，氧化物阴离子可由硫、溴原子或亚硝酰基、烷氧基来取代。骨骼结构的典型的结构要素为作为具有4～7配位的中心金属的多面体单位。这些单位共享整体骨骼结构的边缘或顶点。在多金属氧化物的阴离子中心有杂原子，具有四配位（主要在核环、Dawson、Lindqvist结构中发现，四面体PO₄、SiO₄、AsO₄等）、六配位（Anderson结构、八面体Al(OH)₆、TeO₆）、8配位（四角形反棱镜、[(CeO₈)W₁₀O₂₈]^8-）、十二配位（二十面体、(UO₁₂)Mo₁₂O₃₀]^8-）的各种配位数。并且，在多金属氧化物结构中有趣的是通常具有结构性的异构体。核环结构具有五个异构体，该异构体为四个M₃O₁₃单位旋转60°。

前面说明的多金属氧化物的巨大的大小和结构具有各种特性。对于水和有机溶剂的溶解度、热稳定性、低的毒性、作为电子和氧载体来提供的能力、紫外线-近可见光线（<400nm）下的强烈的吸收、还原时结构保持性、还原的多金属氧化物由各种氧化剂（氧、质子、金属阳离子等）再氧化等。并且，各种催化剂或光催化剂等的反应中应用多金属氧化物。

至今，具有各种结构的多金属氧化物被合成来公开其结构，且在前面列举的多金属氧化物具有的各种特性广泛应用于有趣的领域中。多金属氧化物的特性取决于构成其结构的金属的种类和特性。因此，开发具有各种金属原子的新的多金属氧化物能够更加提高现有的多金属氧化物具有的特性，且还有能够导出完全不同的新的特性的可能性，因此开发新的多金属氧化物为很有趣的关心领域。