简介
磷钨酸水合物（H₃PW₁₂O₄₀·xH₂O）为白色至灰白色潮解性晶体，熔点约95 ℃，极易溶于水（≈85 wt%）及乙醇、丙酮、DMF等极性溶剂，水溶液呈强酸性（pH 1.3）。兼具Brønsted酸与氧化-还原双功能，可作为均相、非均相或固载型绿色催化剂，广泛用于酯化、缩合、杂环构建等有机反应；也是生化分析中常用的沉淀、显色和染色试剂，用于含氮碱、氨基酸、蛋白质等样品的检测与电镜观察。
磷钨酸水合物的性状
用途
磷钨酸水合物是高效、可重复使用的固体酸催化剂，普遍适用于酯化反应，可建立相应表观动力学模型指导过程优化。例如：吴胜富等人以活性炭吸附磷钨酸水合物作催化剂催化合成乙酸异戊酯，在优化条件下，消除内外扩散，研究乙酸浓度与时间的变化关系，建立酯化反应的表观动力学模型，并对模型进行验证。结果表明，常压下，在实验条件范围内，该酯化反应为二级反应，活化能为E.=31.20 kJ/mol，指前因子kO=114.43 L/(mol·min)，动力学模型计算结果与实际测定结果相符合，动力学方程为：r=dCa/dt=114.43e-31197/RTCAB[1]。
磷钨酸水合物也是多氮杂环高效构筑的通用酸催化剂。例如：将2-氨基-5-氯吡啶、异戊醛与异氰酸环己酯按摩尔比1:1:1溶于0.5 mL EtOH，加入2 mol%磷钨酸水合物，置于Biotage微波反应瓶。在Biotage® Initiator+腔体内120 °C磁力搅拌反应30 min，微波功率自动调节。冷却至室温后取出反应液，真空浓缩，残余物经硅胶柱层析（5%→30% EtOAc/己烷）梯度洗脱，得目标产物[2]。
此外，磷钨酸水合物经“焙烧-还原-刻蚀”三步即可转化为富含氧空位、高比表面积的介孔WO₃₋ₓ，用作高效可见光催化剂，可快速将CO₂还原为甲烷，工艺简便、绿色环保。例如：以磷钨酸水合物为钨源，先在空气中350–600 °C焙烧，使其分解并在KIT-6介孔硅骨架内原位生成WO₃；随后在450–550 °C、H₂气氛下还原，引入氧空位；最后用10 % HF溶除KIT-6硬模板，即得高比表面积、大孔径、富含氧空位的介孔WO₃₋ₓ。该材料在可见光区响应强，能快速、高效地将CO₂选择性还原为甲烷，且流程简短、设备常规、无有害排放[3]。
参考文献
[1]吴胜富,黄润均,陈东莲,等.H3PO40W12·xH2O/C催化合成乙酸异戊酯的动力学[J].应用化工, 2010, 39(12):1795-1798.DOI:10.3969/j.issn.1671-3206.2010.12.002.
[2] HPW-catalyzed environmentally benign approach to imidazo[1,2-a]pyridines. By: Martinho, Luan A. et al. Beilstein Journal of Organic Chemistry (2024), 20, 628-637
[3] 赵喆,汪李超,汪玉,等.一种具有氧空位介孔WO3-x可见光催化剂及其制备方法和应用:CN201510222857.2[P].CN104874389A[2025-09-21].