取代卟啉-TiO2光催化性能的研究.pdf

1、卟啉化合物已經(jīng)引起了人們的興趣,不但是因?yàn)檫策衔镌?00-450nm(S帶)和500-700nm(Q帶)有很強(qiáng)的吸收,而且是因?yàn)檫策?TiO2光催化劑對(duì)環(huán)境和人體無(wú)害。卟啉-TiO2由于能夠?qū)⑽鬯锏挠袡C(jī)污染物降解成水和二氧化碳用來(lái)進(jìn)行污水處理。然而,卟啉-TiO2光催化劑還存在許多有待進(jìn)一步探索的科學(xué)基本原理,例如:卟啉化合物激發(fā)態(tài)的電子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及弛豫機(jī)制。對(duì)這些問題的深入研究,將為設(shè)計(jì)和制備性能更優(yōu)越的光催化劑材料提供重要的

2、理論基礎(chǔ);因此,對(duì)卟啉化合物激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)研究有助于理解光催化作用的基本機(jī)理,隨著理論及實(shí)驗(yàn)手段的豐富和發(fā)展,化學(xué)家對(duì)其的理解和認(rèn)識(shí)逐漸深入,但是目前最先進(jìn)的飛秒超快時(shí)間分辨激光技術(shù)仍無(wú)法探明激發(fā)態(tài)分子最初零-幾十飛秒Franck-Condon區(qū)域的動(dòng)力學(xué)即短時(shí)動(dòng)力學(xué),以量子波包理論為基礎(chǔ)的共振拉曼光譜技術(shù)在研究短時(shí)動(dòng)力學(xué)方面有其獨(dú)特之處。
　　 本研究合成出具有特定結(jié)構(gòu)的一系列卟啉配合物將其負(fù)載在TiO2表面,形成卟啉-TiO2

3、光敏催化劑,并在可見光照射條件下利用其對(duì)水溶液中亞甲基藍(lán)的不同降解效果,探討了卟啉結(jié)構(gòu)對(duì)催化劑催化效果的影響并采用共振拉曼光譜技術(shù)研究了卟啉化合物Franck-Condon區(qū)域的激發(fā)態(tài)短時(shí)動(dòng)力學(xué)特征,取得了一些有意義的研究成果。主要內(nèi)容包括：⑴在參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,合成了四苯基銅卟啉、四苯基鎳卟啉、四-(對(duì)羧基苯基)卟啉和四-(對(duì)羧基苯基)銅卟啉并通過(guò)紫外吸收光譜、傅里葉紅外光譜、核磁共振圖譜和傅里葉拉曼光譜進(jìn)行了表征,圖譜數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)報(bào)道

4、數(shù)據(jù)一致。⑵合成了卟啉和金屬卟啉敏化TiO2光敏催化劑通過(guò)傅罩葉紅外光譜(FF-IR)、掃描電鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、X射線衍射(XRD)和X射線光電子能譜(XPS)進(jìn)行了表征;并利用其對(duì)水溶液中的亞甲基藍(lán)光降解實(shí)驗(yàn),分別對(duì)四苯基銅卟啉和四苯基鎳卟啉,四-(對(duì)羧基苯基)卟啉和四-(對(duì)羧基苯基)銅卟啉的催化效果進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)配位金屬對(duì)催化效果起重要作用。⑶測(cè)得了四苯基銅卟啉和四苯基鎳卟啉在二氯甲烷溶液中激發(fā)波長(zhǎng)為397.9n

5、m,416nm和438.5nm共振拉曼光譜,結(jié)合TD-DFT計(jì)算和四軌道模型理論對(duì)電子吸收帶進(jìn)行了歸屬。共振拉曼光譜表明,四苯基金屬卟啉Franck-Condon區(qū)域的短時(shí)動(dòng)力學(xué)主要沿著苯環(huán)上C=C的對(duì)稱伸縮振動(dòng)、Cβ=Cβ伸縮振動(dòng)、吡咯呼吸振動(dòng),變形振動(dòng)和吡咯二分之一環(huán)振動(dòng)展開。⑷測(cè)得了四-(對(duì)羧基苯基)卟啉和四-(對(duì)羧基苯基)銅卟啉在四氫呋喃溶液中激發(fā)波長(zhǎng)為397.9nm、416nm和438.5nm共振拉曼光譜,并結(jié)合TD-DFT計(jì)