WS_2/WO_3光催化选择性氧化苯甲醇制备苯甲醛

采用H2S高温硫化WO3的方法制备了一系列WS2/WO3光催化剂,利用X射线粉末衍射仪、紫外可见光谱仪分析了产物的结构及光吸收性能,考察了WS2/WO3光催化剂光催化选择性氧化苯甲醇制备苯甲醛的性能,讨论了WS2的含量、反应时间、反应液pH对光催化选择性氧化反应过程的影响.结果表明:与WO3和经深度硫化的WO3相比,适当的硫化能显著改善催化剂对苯甲醇的选择性氧化行为,反应时间及pH对苯甲醇的转化率及生成苯甲醛的选择性均有重要影响.     

CdS纳米片与纳米线负载Au25纳米团簇光催化苯甲醇无氧脱氢制苯甲醛反应的研究(英文)

光催化苯甲醇直接脱氢制苯甲醛是一种利用太阳能合成精细化学品的同时生成氢气的节能途径。负载型半导体CdS基催化剂是该反应的一类典型的光催化剂。文献报道CdS的形貌对光催化水分解的性能有明显的影响,但其在光催化苯甲醇无氧脱氢制苯甲醛反应中的形貌效应研究报道极少。本工作合成了纳米片状(NS)和纳米线状(NW)两种不同形貌的CdS,发现CdS-NS表现出比CdS-NW更高的转化苯甲醇的光催化活性,但这两种催化剂对苯甲醛的选择性非常低。通过在CdS-NS和CdS-NW上负载Au₂₅纳米团簇,光催化苯甲醇无氧脱氢制苯甲醛反应的活性和选择性明显提高,并显著减弱了CdS载体的形貌对催化反应性能的影响。以上结果为设计合成精细化学品的高效光催化剂提供了参考。     

宽带隙p区金属氧化物/氢氧化物对苯的光催化降解(英文)

苯具有高毒性和致病性,是空气中常见的一种挥发性有机污染物,对健康和环境危害大.以TiO2为代表的半导体光催化氧化技术是一种理想的环境治理技术,已广泛应用于一般室内挥发性有机物(VOCs)的去除.然而在处理苯等难降解有机污染物时,由于在催化剂表面生成难被降解的聚合物中间产物,往往导致TiO2光催化剂的失活.开发可在常温下使用的降解苯系污染物的高效光催化剂对于推广光催化技术在苯污染治理中的应用具有重大的意义.最近我们研究所开发出一系列宽带隙p区金属氧化物/氢氧化物光催化剂,它们对苯系污染物的光催化降解显示出很好的活性和稳定性,是一类极具应用前景的降解苯系污染物的新型光催化剂.在这篇文章中,我们总结这类宽带隙p区金属氧化物/氢氧化物光催化剂的制备及其光催化降解苯的活性,对其不同于TiO2的光催化机理,及其结构和光催化性能之间的关系进行初步的探讨.     

高稳定性的氮掺杂氧化钽光催化甲醇C−H活化和直接C−C偶联制乙二醇

乙二醇是非常重要的基础化学品,不仅可以作为合成聚合物(如聚对苯二甲酸乙二醇酯)的重要单体,也可以用作防冻剂和燃料添加剂等,具有广泛的用途.乙二醇的年产量超过2500万吨,目前主要的工业合成路线是由石油衍生的乙烯通过环氧化制环氧乙烷,环氧乙烷再水解制乙二醇.甲醇是一种清洁的平台化合物,不仅可以由天然气和煤炭通过传统的合成气过程生产,也可以由生物质和CO2直接合成.直接以甲醇为原料是合成乙二醇的理想过程,但目前热催化还未实现该过程.通过太阳能驱动的C?H活化和C?C偶联过程,可以实现甲醇直接偶联制乙二醇的理想反应过程.光催化甲醇制乙二醇可以在十分温和的条件下进行,目前已报道的甲醇制乙二醇光催化剂均为硫化物半导体材料,如CdS,ZnS和Zn2In2S5,但硫化物存在的光腐蚀和毒性等问题迫使我们去发展一种更加稳定和环境友好的光催化剂.氧化物基半导体材料,如Ta2O5,TiO2,ZnO和WO3等,是一类相对硫化物半导体材料更加稳定的光催化材料,然而目前还没有氧化物基半导体光催化剂用于光催化甲醇制乙二醇的报道.本文率先将金属氧化物光催化剂Ta2O5,用于甲醇制乙二醇的光催化反应,实现了乙二醇的选择性合成.在单纯的Ta2O5催化剂上,乙二醇选择性可达73％.Ta2O5十分独特,可以实现甲醇的光催化C?C偶联制乙二醇,而其他金属氧化物光催化剂(如TiO2,ZnO,WO3和Nb2O5)光催化转化甲醇只生成甲醛和甲酸等C1产物.进一步通过简单、方便的氨气焙烧法,制备了一系列不同氮掺杂量的氧化钽(N-Ta2O5)催化剂.在未经助催化剂修饰的氮含量为2.3％的2％N-Ta2O5光催化剂上,乙二醇选择性为71％,生成速率可达4.0 mmol gcat?1 h?1,约为Ta2O5的9倍,同时显著高于已报道的未经助催化剂修饰的CdS催化剂性能.通过光电流、表面光电压谱和理论计算等方法系统地研究了氮掺杂氧化钽具有高的光催化甲醇制乙二醇性能的重要原因,发现氮掺杂氧化钽高的电荷分离能力是决定其具有高活性的关键因素.另一方面,氮掺杂氧化钽表现出了非常高的反应稳定性,在超过160 h的循环测试过程中,乙二醇的生成速率基本保持不变,这是目前已报道的金属硫化物光催化剂所未能实现的.在长达60 h的反应过程中,未经助催化剂修饰的2％N-Ta2O5催化剂上乙二醇生成量基本随时间线性增长,收率可达3.6％.进一步研究发现,钽基半导体材料(Ta2O5和N-Ta2O5)可以在保持甲醇羟基不变的情况下优先活化甲醇C?H键,生成羟甲基自由基(?CH2OH),随后羟甲基自由基经C?C偶联生成乙二醇.钽基半导体光催化剂是一种环境友好且十分稳定的甲醇光催化偶联制乙二醇的优异催化剂,未来基于该类催化剂不仅有希望发展出更加高效、稳定的甲醇制乙二醇光催化剂,还有希望为更广的羟基存在下的C?H键选择性活化反应过程设计高效稳定的催化剂提供借鉴和指导.     

Co纳米颗粒修饰的相结CdS光氧化还原合成氢化安息香和产氢（英文）

为了应对日益加剧的环境和能源危机,利用太阳能生产化学燃料迫在眉睫.太阳能光催化水分解产氢因其可利用阳光生产绿色H2燃料被认为是一种廉价且环境友好的技术.但是,要实现理想的产H2通常依赖于牺牲试剂的消耗,这会增加成本并会产生无利用价值的氧化产物.实际上,生物质(醇、胺和糖)可以替代牺牲试剂,在产生H2的同时获得有经济价值的化学品.其中,苯甲醇的C–C偶联氧化产物包括安息香、脱氧安息香、氢化安息香等,这些氧化产物是合成具有生物活性聚合物引发剂的重要结构基序.然而,目前光催化氧化苯甲醇的主要产物是苯甲醛,很少得到高选择性的C–C偶联产物.因此,设计一种能够同时实现光催化产氢和C–C偶联产物的合成的新型光催化剂是光催化领域面临的重要挑战.本文制备了Co纳米颗粒负载的共暴露(001)/(101)晶面的相结Cd S,并应用于光催化氧化苯甲醇合成氢化安息香和产氢.可见光下照射9 h后, HC-Cd S2/Co的光催化产氢速率达到11 mmol·g^–1,分别是C-Cd S/Co和HC-Cd S2产氢速率的4.7倍和34倍.在HC-Cd S2上负载Co后,氢化安息香的选择性由12%...     

基于多金属氧酸盐的介孔离子催化剂催化苯一步氧化制苯酚（英文）

苯酚是一种重要的有机化工原料,工业上主要采用合成路线长、原子利用率低、能耗高、环境污染严重的异丙苯法生产.当前,随着绿色化学的普及,H_2O_2催化苯一步氧化制苯酚受到越来越多的关注.在研究的众多催化剂中,钒取代杂多酸被认为是该反应最有效的催化剂之一.然而,纯杂多酸易溶于H_2O_2催化的苯羟基化反应体系,导致污染严重、后处理和分离困难.为了获得可回收的固体杂多酸催化剂,通常将其负载于多孔载体上,但这种方法常伴随着活性组分易溶脱,反应速率慢等缺点.因此,在H_2O_2催化苯一步氧化制苯酚体系中获得高效、可重复使用的杂多酸基固体催化剂仍然是一个挑战.采用有机单元修饰杂多酸是制备杂多酸基固体催化剂的有效方法.研究表明,有机基团的引入可以有效调控杂多酸的溶解性和氧化还原性.另一方面,催化剂中的疏水微环境也能有效促进非极性底物与催化活性中心的相互作用,提高反应速率,改善催化活性.因此,我们通过离子交换法将对二甲苯型双核咪唑离子液体阳离子与含钒杂多阴离子结合,研究制备了一种具有疏水微环境的介孔杂多酸基离子固体催化剂.采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、N2吸附-脱附和CHN元素分析等表征手段对催化剂进行全面分析.结果表明,该催化剂是一种具有较高比表面积的半无定形疏水有机杂多酸盐.在H_2O_2催化的苯一步氧化制苯酚反应中引导了液-固两相催化体系,在反应时间1 h,反应温度70 oC,苯酚产率可达到28.9%,与均相纯杂多酸的催化活性基本相当,且催化剂重复使用性能良好.催化剂构效关系和反应动力学研究表明,高比表面积和疏水微环境的构建加快了苯与催化活性中心的相互作用,提高了催化反应速率和产物选择性.同时,咪唑基离子液体阳离子通过分子内的电子相互作用改善了杂多阴离子的氧化还原能力,也赋予固体催化剂更高的催化活性.该研究为H_2O_2催化苯一步氧化制苯酚反应提供了一种制备简单,经济高效,可重复使用的杂多酸基固体催化剂.     

多相光催化甲苯选择性氧化研究进展

苯甲醛广泛应用于香精香料、染料、医药、农药、助剂等精细化工领域和合成材料工业中.采用多相光催化氧化甲苯制备苯甲醛,具有反应条件相对温和、产物选择性较高、催化剂与反应液的分离较容易等优点,正逐渐受到重视.本文从光催化反应机制、催化剂类型(包括TiO_2基、Bi基、Cd S基、g-C_3N_4基等)等方面进行综述和总结,分析了近10年来甲苯光催化选择性氧化的研究进展,最后结合本课题组在该方面的研究积累和认识,对甲苯光催化选择性氧化高效催化剂设计、制备以及光催化反应机制和高效光催化反应器的研发等方面进行了展望.     

掺氮二氧化钛可见光照射降解微囊藻毒素-LR

采用溶胶凝胶法制备了N掺杂TiO2(N-TiO2)纳米粉体光催化剂,利用X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、紫外可见反射光谱及透射电镜(TEM)分析测定,对光催化剂N/TiO2进行了结构表征.发现N掺杂TiO2相对纯TiO2禁带宽度变窄,可见光区有明显吸收.在可见光照射下,利用纳米N/TiO2作为光催化剂降解微囊藻毒素(Microcystin-LR,MC-LR),通过高效液相色谱仪(HPLC)跟踪检测降解过程MC-LR浓度变化,液质联用仪(LC-MS)检测MC-LR降解中间产物变化.利用电子自旋共振法(ESR)及过氧化物酶催化氧化方法跟踪定性定量测定光催化过程中氧化物种的种类变化.采用总有机碳(TOC)测定仪测定了MC-LR光催化深度氧化矿化效果.结果表明,可见光(λ420nm)照射可有效激发光催化剂N-TiO2活化分子氧降解MC-LR,在反应条件下,光催化反应14h,MC-LR降解率达到100%,20h矿化率达到59%.其光催化反应体系中氧化物种主要为羟基自由基(·OH).质谱检测到13种降解产物,主要反应机理为光催化反应产生·OH进攻MC-LR结构四个易氧化部位,以及一些氨基酸之间的肽键的水解.     

环境湿度对TiO2/活性炭纤维气-固光催化氧化甲苯的影响

在恒温控湿的环境舱中,以自制的TiO2/ACF(活性炭纤维)为光催化剂,研究了环境湿度对甲苯光催化降解过程的影响.通过N2吸附和扫描电子显微镜分别对TiO2/ACF光催化剂的孔径结构和形貌特征进行了表征;利用GC-MS和GC-FID对甲苯光催化过程中生成的中间产物进行了定性及定量分析.结果表明,环境舱中相对湿度增大,甲苯光催化转化率提高;不同相对湿度下,积累在光催化剂表面的中间产物种类相同,但支链氧化产物(苯甲醇、苯甲醛和苯甲酸)的积累量远多于苯环氧化产物(甲酚和对甲基苯酚)的积累量;随环境相对湿度的增大,苯甲醛在光催化剂表面的积累量减小,其余中间产物的积累量均有不同程度的增加.这说明水分子在甲苯光催化过程中起重要作用,相对湿度不仅影响甲苯的光催化转化效率,还影响其光催化转化的过程.尽管在各湿度条件下,支链氧化都是甲苯光催化降解的主要途径,但环境湿度增大更有利于苯环氧化途径的进行.讨论了水蒸气在甲苯光催化氧化过程中的作用机理.     

简便方法合成含铁石墨相氮化碳材料及其催化苯直接羟基化制苯酚（英文）

苯酚是一种重要的基本有机化工原料.全球近90%的苯酚都是经"三步异丙苯法"工艺合成而得,但是该工艺存在单程苯酚收率低(5%)、酸污染严重等不足.同时由于联产丙酮,苯酚的产量也受丙酮市场所制约.由苯经氧化或羟基化一步法合成苯酚是催化化学领域中一项极具挑战的课题.由于苯分子较难活化,而苯酚易于深度氧化,因此研发和设计具有高活性和高选择性的催化剂是该课题的研究核心.因具有诸多特殊的理化性质,石墨相氮化碳(g-C_3N_4)作为一种新型碳质材料近年来在光催化、热催化、燃料电池和气体吸附等领域展示出广阔的应用前景.g-C_3N_4的类石墨层基本单元为大π共轭的三均三嗪环,对苯分子具有良好的吸附和活化能力.目前,g-C_3N_4(尤其是具有高比表面的介孔材料)在苯Friedel-Crafts烷基化和酰基化反应、苯的CO2氧化等反应中均显示了良好的催化活性.尽管如此,由于缺乏合适的氧化活性中心,纯的g-C_3N_4对苯直接羟基化几乎无催化活性.本课题组曾将乙酰丙酮氧钒和氧化钒负载至介孔g-C_3N_4,发现该类催化剂在H2O2参与的苯直接羟基化反应中,苯转化率高达18%,而苯酚选择性大于95%.然而,此类介孔g-C_3N_4均采用硬模板法合成,制备周期长且需要HF溶液蚀刻氧化硅模板.另外,钒基组分在介孔g-C_3N_4表面也存在着部分溶脱现象.本文以FeCl_3和二氰二胺为前驱体,通过一步热解法直接合成了含铁的g-C_3N_4材料(Fe-g-C_3N_4).采用N2吸附-脱附、XRD、TG、FT-IR、UV-vis、XPS光谱和TEM对材料的理化性质进行表征.结果显示,Fe的原位引入能显著提高g-C_3N_4的比表面积和孔体积,且使其依然保持石墨相结构.同时,富N的g-C_3N_4材料能有效地锚定Fe离子,使其均匀地分散在载体表面.作为多相催化剂,Fe-g-C_3N_4在H_2O_2环境下对苯羟基化合成苯酚的反应表现出较高的催化活性.当反应温度为60°C,其苯酚收率最高可达17.5%,且回收使用多次催化剂活性表现稳定.与之前报道的含铁和负载氧化钒或乙酰丙酮氧钒的g-C_3N_4催化剂材料相比,Fe-g-C_3N_4催化剂制备工艺更加简便.     

镍-钒催化剂作用下由苯直接氧化氨化合成苯胺

设计并制备了Ni-V/γ-Al2O3催化剂, 研究了其上苯用过氧化氢氧化氨化一步直接合成苯胺的性能和不同氨基源对合成苯胺的影响. 实验结果显示：在本文条件下, Ni/γ-Al2O3和V/γ-Al2O3催化剂均能活化苯环上C—H键, 使苯一步氧化羟基化为苯酚. Ni、V双组分催化剂则表现出较好的合成苯胺活性和选择性, 催化剂中Ni/V摩尔比在5.5时催化活性和选择性最好,目标产物苯胺的选择性达到85％, 远远高于主要副产物苯酚的选择性. 反应时间宜控制在2 h左右, 反应最佳温度为333 K. 尿素在碱性条件下可作为氨基化试剂, 在Ni-V/γ-Al2O3催化剂作用下使苯直接氧化氨化为苯胺, 尿素和氨水作为共氨化剂表现出对生成苯胺有利的协同效应.     

TiO2/AC复合光催化剂对苯和丁醛的气相光催化降解机理

 利用溶胶-凝胶并水热处理法制备了TiO2光催化剂和TiO2/AC复合光催化剂,在静态光催化反应器中研究了苯和丁醛的气相吸附和光催化降解,利气相色谱分析确定了生成的中间体. 结果表明, TiO2/AC复合光催化剂比TiO2光催化剂具有较强的吸附能力和较高的光催化活性; 在TiO2和TiO2/AC上,苯(或丁醛)光催化降解产生相同的中间体,表明在两种催化剂上发生的光催化反应遵循相同的机理,进而讨论了其可能的光催化氧化途径.     

TS－1分子筛催化苯羟基化反应

ＴＳ－１分子筛对苯羟基化反应有着较高的催化活性及选择性．在反应体系中加入适量的无机酸，可提高反应的选择性；增加催化剂ＴＳ－１及Ｈ２Ｏ２的加入量，由于转化率的提高，反应选择性略有下降，而产物分布中苯酚的含量减少，苯醌的含量增大．ＴＳ－１催化苯羟基化反应是一个复杂的串连反应过程，即首先是苯氧化为苯酚，然后苯酚进一步氧化为苯二酚（对苯二酚为主），苯二酚再进一步氧化为醌．提高反应温度，Ｈ２Ｏ２的转化率和选择性随之提高，并且产物分布中苯酚的含量增大，醌的含量减少，这可能是热力学因素所致     

反应控制相转移催化剂K3PV4O24催化苯合成苯酚

 设计了一种反应控制相转移催化剂K3PV4O24,用于催化以过氧化氢为氧化剂的苯氧化制苯酚反应. 此催化剂既可象均相催化剂那样进行催化反应,又可象多相催化剂那样进行回收利用,从而解决了均相催化剂难回收的问题. 在反应体系中,红色的钒磷杂多酸盐可溶于溶剂中; 当过氧化氢消耗尽时,红色的钒磷杂多酸盐被还原成蓝色的钒磷杂多蓝并以沉淀形式从溶液中析出,从而可方便地回收利用. 苯氧化反应得到的主要产物为苯酚和水,副产物为氧. 在313 K下,苯的转化率可达到48%,苯酚的选择性可达到99%以上.     

铂负载二氧化钛光催化剂在单波长下苯乙炔高选择性加氢（英文）

苯乙烯是一种非常重要的化工原料,它是工业上生产聚苯乙烯、树脂和丁苯橡胶的重要单体,而苯乙烯单体中经常含有苯乙炔杂质,影响苯乙烯的聚合性能,因此研究苯乙炔选择性加氢生成苯乙烯具有十分重要的工业意义.传统的热催化苯乙炔加氢反应会用到易燃易爆的氢气,引起操作的危险性,因此,开发具有环境友好型的加氢反应体系具有很重要的意义.光催化加氢反应利用光生电子强的还原能力,还原质子产生活性的氢物种加氢,相较于传统的热催化使用氢气作为加氢源加氢,能够在温和的条件下实现高选择性加氢.基于此,本文利用Pt/TiO2作为光催化剂,甲醇作为加氢源实现了在385 nm单波长光照下苯乙炔的高选择性加氢.首先,我们利用光沉积的方法将Pt负载在TiO2的表面,通过透射电子显微镜图像和紫外可见吸收光谱表征了负载在TiO2表面Pt的颗粒分布和光学性质.结果表明负载的Pt的颗粒大约在5 nm左右,Pt的负载改变了TiO2在可见光区的吸收性能.XPS结果显示,通过光沉积得到的Pt的价态为金属态和氧化态共存.光催化苯乙炔加氢实验表明,Pt/TiO2催化剂在室温常压条件下不仅具有高的苯乙炔光催化转化率,当光照达8 h后,苯乙炔完全转化,而且在6 h之内苯乙烯选择性保持在91.3%,具有高的苯乙烯选择性.通过对负载的Pt的含量进行了优化,筛选出当Pt的负载量为1 wt%时,苯乙炔的转化率最高.为了对比,利用传统热催化的方法氢气作为加氢源进行了苯乙炔加氢实验,结果发现,使用氢气作为加氢源时,虽然苯乙炔的转化率为100%,但产物是过加氢的产物乙苯.这主要是因为在光催化反应过程中,TiO2导带上的电子迁移至Pt颗粒上,导致Pt的电子密度增加,Pt颗粒表面高的电子密度有利于加氢中间产物苯乙烯的脱附,因此,在光催化加氢过程中不会发生过加氢反应,具有高的苯乙烯选择性.同时,扩展实验表明,Pt/TiO2光催化剂对其他类型的炔烃加氢也具有高的选择性,表明Pt/TiO2光催化炔烃加氢具有普适性.由此可见,光催化炔烃加氢未来将成为一种环境友好而高效的方法.     

FeZSM-5/N2O催化氧化苯制苯酚

苯一步氧化制苯酚,是有机物氧化合成中富有挑战性的研究课题之一。该文着重论述了在FeZSM-5及其一系列沸石催化剂上,应用氧化亚氮作为氧化剂使苯直接氧化制苯酚的研究进展。这一系列催化剂体系的特殊之处在于通过氧化亚氮在沸石分子筛上的分解获得具有催化活性的a－氧。详细讨论了在沸石分子筛上形成特殊结构的铁氧化物作为催化活性中心这一观点。由于这种催化体系对苯直接氧化制苯酚的反应有着很高的选择性,因此,这种比较经济和安全的制备苯酚的方法引起了人们的广泛关注。     

光热协同催化去除挥发性有机化合物和CO的研究进展

随着社会和经济的快速发展,环境污染和能源短缺等问题,尤其是空气污染,已经影响了人类的可持续发展.挥发性有机化合物(VOCs),如苯、甲苯、甲醛和丙酮是主要的空气污染物,它们主要来源于油漆、有机化学品、石油化工产品、药物和工业生产过程.大多VOCs具有特殊的气味,而且具有一定的毒性、致畸性和致癌作用,尤其是苯、甲苯和甲醛等,会对人类的身体健康产生巨大的负面作用.因此,研发新型高效VOCs处理技术迫在眉睫.除VOCs外,CO也是非常常见的空气污染物,在室温条件下,它无色无味,没有刺激性且易燃易爆.CO主要来源于煤和石油等含碳材料的不完全燃烧.在日常生活中很容易被排放到大气中.在室温下,CO分子是非常稳定的,很难与其它气体分子发生化学反应.因此,CO的活化和转化是一项具有挑战性的工作.催化氧化技术是在催化剂存在的条件下进行的氧化反应,可以将VOCs直接氧化成为无毒无害的CO₂和H₂O,也可将CO氧化成CO₂.光催化技术是一种新型的环境友好型技术,可在常温常压下进行,反应条件温和、能耗小、操作简单,成本低,氧化产物为无毒无害物质,以及不存在二次污染等优点.但光催化反应效率较低,主要通过入射光的能量驱动化学反应.热催化则通过升温的方法来驱动化学反应.目前,热催化剂主要为贵金属型催化剂,其具有催化活性较高,选择性较好且不存在二次污染等优点.但高能耗影响产物的稳定性和选择性,此外,贵金属的使用导致成本增加.光热协同催化可以整合光催化和热催化的优势,并弥补各自的不足,形成一种协同效应,是一种新颖的催化反应.目前,关于光催化或热催化高效去除VOCs和CO的综述较多,但很少有关于光热协同催化高效去除VOCs和CO的综述.本综述重点讨论光热协同催化高效去除VOCs和CO的最新研究进展.首先,介绍了光热协同催化的概况,如设计光热催化材料和催化反应器等.其次,重点介绍苯、甲苯、乙醇、甲醛、乙醛和丙酮等几种典型VOCs的光热协同催化的最新研究进展.再次,总结了光热协同催化CO加氢和氧化的最新研究进展.此外,还探讨了光热协同催化去除VOCs和CO的可能反应机理.最后,对光热协同催化的应用前景进行了展望.     

环境湿度对TiO2借性炭纤维气．固光催化氧化甲苯的影响

在恒温控湿的环境舱中，以自制的TiO2／ACF（活性炭纤维）为光催化剂，研究了环境湿度对甲苯光催化降解过程的影响．通过N2吸附和扫描电子显微镜分别对TiO2／ACF光催化剂的孔径结构和形貌特征进行了表征；利用GC—MS和GC—FID对甲苯光催化过程中生成的中间产物进行了定性及定量分析．结果表明，环境舱中相对湿度增大，甲苯光催化转化率提高；不同相对湿度下，积累在光催化剂表面的中间产物种类相同，但支链氧化产物（苯甲醇、苯甲醛和苯甲酸）的积累量远多于苯环氧化产物（甲酚和对甲基苯酚）的积累量；随环境相对湿度的增大．苯甲醛在光催化剂表面的积累量减小，其余中间产物的积累量均有不同程度的增加．这说明水分子在甲苯光催化过程中起重要作用，相对湿度不仅影响甲苯的光催化转化效率，还影响其光催化转化的过程．尽管在各湿度条件下，支链氧化都是甲苯光催化降解的主要途径，但环境湿度增大更有利于苯环氧化途径的进行．讨论了水蒸气在甲苯光催化氧化过程中的作用机理．     

TS-1及HZSM-5分子筛对典型气相分子的光催化降解与选择性氧化

以典型气态探针分子及骨架含高分散非毗邻过渡金属(Ti, Fe)的沸石分子筛材料(TS-1, HZSM-5)、半导体二氧化钛(P25)为考察对象, 拟通过沸石分子筛对不同探针分子所表现的迥异光催化行为揭示催化材料本征物化结构、吸附特性、活性位类型对光催化行为的影响规律. 催化材料表征及所获得的气相光催化反应结果表明: 沸石分子筛(TS-1, HZSM-5)上的光催化氧化-还原反应主要通过表面金属-氧结构单元的电荷转移激发态实现; 源于独特MFI拓扑孔道结构的优异吸附能力、特殊表面活性位分布环境及不同的光生电子-空穴分离机制, 使得具规整分子级孔窗的TS-1及HZSM-5对三氯甲烷的光催化降解效率与活性稳定性远高于传统二氧化钛光催化剂; 对单碳分子甲醇及含仲碳醇羟基异丙醇的光催化反应中, 上述沸石分子筛则表现异常突出的选择性氧化特征, 对终端产物甲醛及丙酮均具较高的转化效率和选择性. 本文的反应设计路径及选择性氧化结果, 可为高分散过渡金属修饰沸石分子筛在有机小分子的光催化转化上提供思路借鉴.     

光酶级联一锅法合成手性脂肪胺

对映体脂肪胺在有机合成与化工领域具有广泛的应用, 但其主要依赖于金属催化获得. 我们设计了一种光催化与酶催化级联催化的合成方法, 由脂肪醇出发合成手性脂肪胺. 通过筛选, 发现9-芴酮在可见光激发下可高效催化脂肪醇氧化为脂肪酮, 后者作为反应中间体被转氨酶在胺供体存在下经转氨反应合成手性胺. 在一锅法条件下, 该级联方法转化率可达99%, 目标产物的光学纯度>99%. 此外, 该光催化体系可分别与手性互补的转氨酶级联, 进而获得手性反转的脂肪胺产物. 该光酶级联催化方法充分结合了光催化的高效率与酶催化的立体选择性优势, 为手性脂肪胺类分子的合成提供了一种新型合成方法.