可見光激發(fā)金屬鹽及其配合物催化分子氧氧化烴的研究.pdf

1、光催化技術是一種高效、低能耗、潔凈、無二次污染的技術,在許多領域有廣闊的應用前景。近年來,人們已對光催化劑進行了大量的相關研究,例如,TiO2、Fe-卟啉等光催化劑。有機合成是化學工業(yè)的重要組成部分。但是,傳統(tǒng)的生產工藝通常需要大量的能源和各種對環(huán)境不友好的有機溶劑。光催化技術是在常溫常壓條件下,使有機化合物發(fā)生選擇性氧化或徹底氧化。因此,無論從環(huán)保還是經濟的角度,開發(fā)對可見光響應的光催化劑,將光催化技術應用到有機合成中,都將具有重要的

2、研究價值。本論文以一系列金屬鹽及其配合物為光催化劑,開展可見光激發(fā)這些催化劑催化分子氧選擇氧化研究,其主要研究結果分述如下:
　　 (一)合成了一系列金屬配合物及負載型氯化銅,在自行設計光源內置式小型光反應器中,以35 W鹵素燈作為可見光源,研究了這些催化劑及金屬鹽在常溫、常壓光照條件下催化分子氧氧化環(huán)己烷和乙苯反應的光催化性能。在檢驗的金屬鹽中,只有少數金屬氯化物如氯化銅、氯化鐵及三氯氧釩具有良好的光催化氧化活性,其中氯化銅在

3、光催化環(huán)己烷氧化反應中顯示最高的催化活性,而氯化鐵則在光催化乙苯氧化中更有效；而其它金屬鹽和一些金屬配合物顯示很低的活性。結合紫外-可見光譜表征,提出金屬鹽是否具有可見光催化活性取決于下列條件,(1)它們在反應介質中能吸收可見光；(2)必須使用易變價的高價金屬陽離子,以便實現(xiàn)氧化還原循環(huán)；(3)在光照下,陰離子易通過將電子轉移到陽離子而自身轉變?yōu)榛顫姷淖杂苫?br>　　 (二)在研究不同銅鹽催化環(huán)己烷的光氧化反應中,發(fā)現(xiàn)氯化銅是最有

4、效的催化劑,溶劑能調控氯化銅的光催化性能,在乙腈、苯腈和丙酮介質中,環(huán)己烷能被有效地轉化為環(huán)己醇、環(huán)己酮和氯代環(huán)己烷。此外,氯化銅也能有效催化環(huán)己烯、甲苯和乙苯的光氧化反應。但在其它溶劑如水、乙酸乙酯介質中,氯化銅幾乎沒有光催化活性。紫外-可見光譜和循環(huán)伏安表征表明,氯化銅在乙腈或丙酮溶劑中對可見光有響應,易實現(xiàn)Cu2+與Cu+之間的氧化還原循環(huán),這可能與溶劑分子的弱配位作用有關。此外還發(fā)現(xiàn)添加劑CoCl2對環(huán)己烷氧化起到了一定的促進作