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

1、自然界在漫長的發(fā)展演變過程中選擇了卟啉作為植物體內(nèi)光合作用的反應(yīng)中心和動物體內(nèi)攜氧釋氧的活性中心。這種由20個碳原子和4個氮原子組成的共軛大環(huán)以其獨特的魅力不光豐富了自然界也豐富了人類化學(xué)研究領(lǐng)域，越來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，在無機研究領(lǐng)域，自1972年Fujishima和Honda發(fā)現(xiàn)TiO2電極光致分解水以來，TiO2所表現(xiàn)出的種種獨特性質(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、無毒及容易獲得等優(yōu)點，使之成為目前最有潛力的光催化材料。 在可見光范圍內(nèi)有著強吸收的卟啉負載于具有良好光催化活性的TiO2上，兩者形成的“有機—無機”復(fù)合光敏催化材料在不斷的實踐與發(fā)展中為人們帶來了更多的驚喜和希望。實驗研究證實：這種“強—強”聯(lián)合的新型材料能夠利用清潔的太陽能對水溶液中的有機物分子進行有效的降解，使水中的總有機碳(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驗室研究階段，距離工業(yè)化的實際應(yīng)用還有很長路要走，人們對其中的許多細節(jié)問題還不清楚，特別是卟啉結(jié)構(gòu)對光催化效果的影響以及光降解過程中的反應(yīng)機理等。本課題緊隨這一發(fā)展前沿，綜合大量文獻，篩選合成出具有特定結(jié)構(gòu)的一系列卟啉配合物，將其負載于TiO2表面，形成卟啉—TiO2光敏催化劑，并在可見光照射條件下利用其對水溶液中對—硝基苯酚的不同降解效果，探討了卟啉結(jié)構(gòu)對催化

4、劑催化效果的影響，總結(jié)了其影響的特點和規(guī)律，為今后卟啉—TiO2光催化劑的進一步發(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)律的新型卟啉并對其進行了相應(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，其取代基位置分別在卟啉環(huán)中位取代苯環(huán)的鄰、間、對位。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51種，并進行了表征和分析。 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水溶液中的4—NP的光降解實驗比較了它們的催化效果，發(fā)現(xiàn)配位金屬在這一過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、種類以及卟啉在TiO2上面的負載量等因素都不同程度的影響了光催化效果。 4．