碘是人体必需的微量元素之一,同时也是有机或无机碘制造的基本化学原料,碘化学制品在食品、医药品、工业、农业、国防技术等产业中广泛使用。传统的回收碘的催化氧化方法存在以下问题:催化效率低、催化剂受到反应pH值的限制、碘单质过氧化、以及反应系统引入新的离子导致污染。因此,开发环保、高效的催化剂是碘产业的发展趋势。多金属氧酸盐（POMs）是一种高效环保型催化剂。与传统催化剂相比,POMs表现出更高催化活性、选择性、热力学稳定性、温和的反应条件且非腐蚀性。近年来,在材料、催化领域受到了广泛关注。本文通过不同的合成方法合成一系列不同中心原子、配位原子、构型的含钼多金属酸盐催化剂,对其催化碘离子氧化的性能进行研究。利用元素分析（ICP-AES）、傅里叶变换红外光谱（FI-IR）、X-射线粉末衍射（XRD）、固体紫外漫反射（UV-Vis-DRS）、碘离子选择电极等手段对材料进行表征和催化活性评价,并系统考察催化剂催化活性的影响因素以及对过氧化氢氧化碘离子机理和催化反应机理的进行初步探究。主要研究内容和结论如下:1.采用不同的合成方法合成了一系列不同中心原子（P、Si、Ge）和不同过渡金属（Ni、Co、Mn、Zn、Cu、Fe、Ti）取代Keggin型含钼多金属氧酸盐,将其作为催化剂,用于催化过氧化氢氧化碘离子的反应中。实验结果表明,这一系列催化剂均具有较好的催化活性,碘离子转化率均达到了96.3%,其中K-PMo₁₂催化活性最好,最佳反应条件:即在总体积为40ml反应体系中,当C（I^-）=0.01mol/L,n（H₂O₂）/n（I^-）=0.7,n(K-PMo₁₂)=0.6mmol,T=45℃,pH=1.2时,催化反应速率为1.7224×10^-4mol·L^-1·s^-1,几乎可以实现碘离子100%的转化。通过模拟实际工业生产,向催化反应体系中引入抗衡离子,发现从外界引入的抗衡离子不会破坏催化反应体系,反而对催化反应的进行有一定的积极影响。在催化反应体系中,催化剂本身对碘离子以及碘单质不会产生氧化和过氧化现象。2.采用溶剂法合成了不同过渡金属（Ni、Co、Mn、Zn、Cu、Cr）中心取代Waugh型含钼多金属氧酸盐,以过氧化氢氧化碘离子为探针反应,对这一系列催化剂的催化活性和催化动力学进行了研究。研究结果表明,不同过渡金属中心取代Waugh型含钼多金属氧酸盐催化剂的催化氧化能力强弱顺序为:Cu>Zn>Mn>Ni>Cr>Co。Cu中心取代的Waugh型含钼多金属氧酸盐催化剂的催化活性较优,最佳反应条件为:在n（W-CuMo₉）=0.9mmol,C（I^-）=0.01mol/L,n（H₂O₂）/n（I^-）=0.8,T=50℃,pH=1.2,反应总体积维持40mL不变的条件下,其催化反应速率为1.7839×10^-4mol·L^-1·s^-1。考察外界抗衡离子对催化反应活性的影响,发现抗衡离子不会破坏催化反应体系反而会对催化反应的进行还有一定的积极影响。预实验中发现,催化剂对碘离子以及碘单质不会产生氧化和过氧化现象。3.采用实验和理论计算相结合的方法,对比研究了以Ni为中心的Waugh型和Anderson型含钼多金属氧酸盐催化剂在催化碘离子氧化反应中的催化活性。研究表明,两者都有较好的催化活性,根据催化活性测试以及量子化学计算得其氧化能力和催化活性具有相同的顺序:W-NiMo₉>A-NiMo₆,两种催化剂的催化反应均符合准一级动力学。根据Mulliken布居分析数据和前线轨道能级,发现Ni和与Ni连接氧原子以及端基氧都具有参与化学反应的能力,在催化反应中都可作为活性中心。4.利用量子化学对过氧化氢氧化碘离子的反应进行模拟计算,分别从非自由基和自由基反应两个反应来研究其反应机理。通过模拟计算以及实验测试发现通过非自由基和自由基反应生成碘单质的同时还会有氧气的产生,提出可能的催化反应机理:催化剂本身结构中由于Mo-O键较弱,易断裂致使Mo生成空位与反应底物形成反应中间体或活性物质,进而达到催化的作用。