卟啉和金屬卟啉的設(shè)計(jì)合成及其作為光敏化劑敏化TiO-,2-的研究.pdf

1、自然界在漫長(zhǎng)的發(fā)展演變過(guò)程中選擇了卟啉作為植物體內(nèi)光合作用的反應(yīng)中心和動(dòng)物體內(nèi)攜氧釋氧的活性中心。這種由20個(gè)碳原子和4個(gè)氮原子組成的共軛大環(huán)以其獨(dú)特的魅力不光豐富了自然界也豐富了人類(lèi)化學(xué)研究領(lǐng)域，越來(lái)越多的目光被卟啉化合物所發(fā)出的光彩所吸引，卟啉化合物也在大家的關(guān)注中得到迅速的發(fā)展和應(yīng)用。 同時(shí)，在無(wú)機(jī)研究領(lǐng)域，自1972年Fujishima和Honda發(fā)現(xiàn)TiO2電極光致分解水以來(lái)，TiO2所表現(xiàn)出的種種獨(dú)特性質(zhì)，使之在眾多

2、研究領(lǐng)域中備受青睞。TiO2眾所周知的光催化活性、較高的穩(wěn)定性、無(wú)毒及容易獲得等優(yōu)點(diǎn)，使之成為目前最有潛力的光催化材料。 在可見(jiàn)光范圍內(nèi)有著強(qiáng)吸收的卟啉負(fù)載于具有良好光催化活性的TiO2上，兩者形成的“有機(jī)—無(wú)機(jī)”復(fù)合光敏催化材料在不斷的實(shí)踐與發(fā)展中為人們帶來(lái)了更多的驚喜和希望。實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)：這種“強(qiáng)—強(qiáng)”聯(lián)合的新型材料能夠利用清潔的太陽(yáng)能對(duì)水溶液中的有機(jī)物分子進(jìn)行有效的降解，使水中的總有機(jī)碳(TOC)含量降低，水質(zhì)得到凈化。

3、 但是，目前卟啉—TiO2光敏材料作為一種污水光降解處理催化劑還尚在實(shí)驗(yàn)室研究階段，距離工業(yè)化的實(shí)際應(yīng)用還有很長(zhǎng)路要走，人們對(duì)其中的許多細(xì)節(jié)問(wèn)題還不清楚，特別是卟啉結(jié)構(gòu)對(duì)光催化效果的影響以及光降解過(guò)程中的反應(yīng)機(jī)理等。本課題緊隨這一發(fā)展前沿，綜合大量文獻(xiàn)，篩選合成出具有特定結(jié)構(gòu)的一系列卟啉配合物，將其負(fù)載于TiO2表面，形成卟啉—TiO2光敏催化劑，并在可見(jiàn)光照射條件下利用其對(duì)水溶液中對(duì)—硝基苯酚的不同降解效果，探討了卟啉結(jié)構(gòu)對(duì)催化

4、劑催化效果的影響，總結(jié)了其影響的特點(diǎn)和規(guī)律，為今后卟啉—TiO2光催化劑的進(jìn)一步發(fā)展，提供了有益的借鑒和啟示。 本論文內(nèi)容如下： 1．在參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，合成了三種新的醛以及12種變化非常有規(guī)律的新型卟啉并對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)表征描述，總結(jié)了其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)差異的關(guān)系。這十二種卟啉取代基數(shù)目分別為1、2、3、4個(gè)，其取代基位置分別在卟啉環(huán)中位取代苯環(huán)的鄰、間、對(duì)位。變化有規(guī)律的取代基位置和數(shù)目，有利于發(fā)現(xiàn)并揭示影響敏化催化效率的規(guī)

5、律。 2．合成了相應(yīng)卟啉的Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Mn(Ⅲ)、Sn(Ⅳ)等金屬卟啉共計(jì)51種，并進(jìn)行了表征和分析。 3．合成了相應(yīng)卟啉或金屬卟啉的TiO2光敏催化劑并利用其對(duì)水溶液中的4—NP的光降解實(shí)驗(yàn)比較了它們的催化效果，發(fā)現(xiàn)配位金屬在這一過(guò)程中起了極其重要的作用。另外，卟啉環(huán)上取代基的數(shù)目、位置、種類(lèi)以及卟啉在TiO2上面的負(fù)載量等因素都不同程度的影響了光催化效果。 4．