多金属氧酸盐(简称:多酸)是无机化学领域中的一个重要组成部分,由于其具有多样化的结构、丰富的化学组成、可调节的尺寸、可逆的氧化还原性等优良特性,被广泛应用于电化学、生物化学、能源化学、光化学、催化化学等多个领域,这极大地促进了多酸的发展。根据相关数据统计,多酸在催化领域的研究约占其总研究领域的80%左右。贵金属钌具有多个价态(从-2到+8),使其在催化领域受到了极大地关注。含钌多酸可以通过合成方法的不同进而来调控其组成和结构,最后得到所期望的性质,所以这种化合物是一种非常有前景的功能材料。近年以来,研究者们在不断地扩宽含钌多酸的催化应用领域,同时也在致力于寻找新的含钌多酸。我们可以发现随着越来越多含钌多酸的结构被发现,其在催化研究的范围越来越广。到目前为止,多酸虽然在均相催化体系取得了显著成果,但是在均相催化体系中还有很多的缺点,这些缺点在一定程度上制约了其在催化领域的进一步发展。研究者们做了大量的探索实验来制备非均相催化剂,希望克服均相催化剂的缺点。制备非均相催化剂时最常见的催化剂载体有:二氧化硅、碳材料、金属有机框架、金属氧化物等材料。因此开发易回收、低成本、高催化效率的非均相催化剂是目前科研工作者的责任。本论文中,我们选择了几种含钌多酸和不同催化剂载体来制备了不同的非均相催化剂,然后将其应用于十四烷、水的催化氧化实验中,对其催化性质进行了研究。具体研究工作如下所述:1.我们选取Cs9[(γ-PW10O36)2Ru4O5(OH)(H2O)4]·17H2O(Ru PW10)作为多酸催化剂,氧化石墨烯(GO)为载体,合成了非均相催化剂。通过控制实验研究了不同反应条件下,催化剂对十四烷的催化氧化转化率的影响。最终我们发现,在最优条件下,此催化剂对十四烷的催化转化率可以达到50.45%。此外这一催化剂也表现出很好的重复利用性与稳定性,在五次连续催化反应后其对十四烷的催化转化率可以达到85.77%。2.我们合成了含钌多酸Cs3(NH4)[{Ru4O6(H2O)9}2Sb2W20O68(OH)2]·9H2O(Sb WRu),并将其负载到埃洛石(HNTs)纳米管表面,制备了非均相催化剂。通过控制实验研究了不同反应条件下催化剂对十四烷的催化转换效率的影响。实验结果表明,在最优条件下,此催化剂对十四烷的催化转化率可以达到53.30%。同时这一催化剂也表现出很好的重复利用性与稳定性,在五次连续反应后其对十四烷的催化转化率达到了87.97%。此外,我们通过一系列控制实验对此催化反应的机理进行了探究,结果表明多酸催化十四烷氧化是自由基引发过程。3.我们通过水热合成法,将含钌多酸Rb8K2[{Ru4O4(OH)2(H2O)4}(γ-Si W10O36)2]·25H2O(Si W10Ru)嵌入到金属有机框架(MIL-101)中制备了电催化水氧化催化剂,并通过层层自组装方法(LBL)将此催化剂组装到ITO导电玻璃上,研究了其对水氧化的电催化活性。研究表明,MIL-101和Si W10Ru之间可发挥协同作用,增强钌取代多酸催化剂对水氧化的电催化活性。