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文檔簡介
1、本文主要研究了不同取代基的可溶性金屬酞菁(Fe、Co、Ni)對分子氧電還原的催化活性,并通過量子化學(xué)計算分析了可溶性金屬酞菁的電子結(jié)構(gòu),基于分子間硬度給予實驗現(xiàn)象理論支持。 合成了2,9,16,23-四羧基金屬(Fe、Co、Ni)酞菁(MTCPc),2,9,16,23-四硝基金屬(Fe、Co、Ni)酞菁(MTNPc),2,9,16,23-四氨基金屬(Fe、Co、Ni)酞菁(MTAPc),用紅外光譜、紫外-可見光譜、X射線光電子能
2、譜對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和表征。 采用不可逆吸附法制備了合成的金屬酞菁修飾的玻碳電極,在三電極體系中用循環(huán)伏安法研究了其對分子氧電還原的催化活性,考察了取代基及支持電解質(zhì)酸堿性的影響。研究結(jié)果表明,酞菁鐵衍生物僅在堿性條件下能有效地催化分子氧的電還原,其活性順序如下:FeTCPc>FeTAPc>FeTNPc;酞菁鈷衍生物在酸堿條件下均能很好地催化氧電還原,具有如下的活性順序:CoTNPc>CoTAPc>CoTCPc;酞菁鎳在酸堿條件
3、下均沒有催化活性。 為了對實驗現(xiàn)象給出理論支持,本文基于密度泛函理論(DFT)對酞菁鈷及羧基、氨基、硝基取代酞菁鈷進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化和單點計算,得到了它們的基態(tài)電荷分布,基態(tài)自旋多重度,基態(tài)能量,分子軌道組成與能級。根據(jù)計算結(jié)果,從電子供體-電子受體反應(yīng)體系的分子間硬度(ηDA)的角度研究了不同取代酞菁鈷對分子氧電還原的催化活性,發(fā)現(xiàn)在研究條件下,ηDA與反應(yīng)速率常數(shù)的對數(shù)(lnk)具有良好的線性關(guān)系,環(huán)上的吸電基利于增強(qiáng)鈷酞菁的催
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