镧系元素光化学 III: 铕的光还原分离

本文报道了以低压汞灯做光源, HCO2H-HCO2Na做自由基清除剂, Na2SO4做光还原产物Eu(II)的沉淀剂, 在改变自由基清除剂、沉淀剂和稀土离子浓度、溶液的酸度和光强度的条件下, 研究了从铕和其它镧系元素氯化物的二元混合物中光还原分离提取铕的问题, 同时测定了沉淀的组成以及元素间的分离因数(β)。     

Pd/ZnO和Ag/ZnO复合纳米粒子的制备、表征及光催化活性

 用焙烧前驱物碱式碳酸锌的方法制备了ZnO纳米粒子，采用光还原沉积贵金属的方法制备了Pd／ZnO和Ag／ZnO复合纳米粒子，并利用ICP，XRD，TEM和XPS等测试技术对样品进行了表征，初步探讨了贵金属在ZnO纳米粒子表面形成原子簇的原因．以光催化氧化气相正庚烷为模型反应，考察了样品的光催化活性以及贵金属沉积量对催化剂活性的影响．结果表明：沉积适量的贵金属，ZnO纳米粒子光催化剂的活性大幅度提高．同时，深入探讨了表面沉积贵金属的ZnO纳米粒子光催化剂活性有所提高的内在原因．     

杂多酸存在下X3B染料光降解和Cr（Ⅵ）光还原的协同反应机理

以H3PW12O40(PW)和H4SiW13O40(SiW)杂多酸(POM)为催化剂,波长大于320 nm的高压氙灯为光源,研究了混合水溶液中活性艳红染料X3B的光致降解和重铬酸根(Cr(Ⅵ))的光致还原.结果表明,POM-X3B-Cr(Ⅵ)三元体系的反应效率高于POM-X3B、POM-Cr(Ⅵ)和X3B-Cr(Ⅵ)二元体系的反应效率,PW的光活性高于SiW,且X3B光降解和Cr(Ⅵ)光还原之间存在明显的协同作用.通过考察各组分起始浓度以及N2、O2、H2O2和乙醇的影响,实验发现,激发态POM-与H2O反应产生POM-和·OH是反应的决速步骤.X3B光降解和Cr(Ⅵ)光还原分别主要通过·OH和POM-进行,而X3B和Cr(Ⅵ)之间光化学反应的贡献较小.在二元和三元体系中POM浓度对反应速率表现出不同的影响,表明激发态POM*与H2O之间的反应具有可逆性.     

水溶性苝醌衍生物(13-SO3Na-DDHA)与胶体半导体(CdS)间光诱导电子传递过程的动力学研究

根据非均相体系电子传递动力μ＜0(μ=Es*/s+-ECB)的原理,构建出相匹配的水溶性苝醌衍生物光敏剂(13-SO3Na-DDHA)与胶体半导体(CdS)的复合体体系,通过荧光淬灭方法,测出它们之间的表观结合常数(Kapp)为1480(mol/L)-1.继而应用消自旋(spin counteraction)的ESR技术,首次定量地研究了它们之间的光诱导电子传递过程的动力学,确定了受13-SO3Na-DDHA光敏化作用的CdS胶体半导体表面光还原动力学方程和速率常数,结果发现,在本体系中TEMPO接受光电子的反应级数为0,而不同于均相体系中的反应级数;特别是在相同可见光照射条件下,CdS-(13-SO3NA-DDHA)复合体的光还原速率比单独CdS高约82倍.表明该水溶性光敏剂对CdS胶体半导体具有显著的敏化效果,在太阳能应用中可被用作CdS胶体半导体有效的敏化剂.     

Pt/TiO2催化剂的制备及其在氨催化氧化中的应用

二氧化钛具有优良的光催化性能,以其为载体通过光催化还原沉积可在其表面实现单质金属活性组分负载。本研究选择二氧化钛颗粒为载体,通过紫外光照射在二氧化钛颗粒表面还原沉积铂单质,形成Pt/ TiO2核壳结构,并将该新型催化剂用于氨催化氧化反应。所制备的Pt/TiO2催化剂铂负载量减为0.2 gPt/ gTiO2,比表面积增达10 m2/ g。以该催化剂催化氨氧化反应,氨转化率在600-700 篊即可达100 %,低于目前硝酸工业中氨氧化反应温度800-900 篊,也低于PtO2升华温度850 篊。该催化剂经400 h连续反应,其铂载量、及催化活性均无降低,具有工业应用前景。     

日光辐射光还原合成左旋多巴胺功能化的荧光发射的银纳米簇和铁离子检测

以左旋多巴胺（L-3,4-dihydroxyphenylalanine,DOPA）为稳定剂,采用日光辐射光还原法,合成了强荧光发射的银纳米簇（silvernanoclusters,AgNCs）。透射电镜分析表明,所合成的AgNCs表现亚纳米非晶态结构。AgNCs在可见-近红外波长范围内（400~750nm）有明显光吸收带,最大荧光激发和发射峰分别为550和630nm,荧光量子产率为2.3%（相对于罗丹明B）。AgNCs的荧光强度与合成时的日光辐射时间、DOPA浓度以及pH值等因素有关。进一步优化了合成AgNCs的条件。基于荧光猝灭原理,所合成的DOPA功能化的AgNCs能选择性地灵敏响应Fe³⁺。修饰在AgNCs表面的配体DOPA能够选择性地结合Fe³⁺,导致AgNCs显著聚集,伴随荧光猝灭。AgNCs具有的较高量子产率和红荧光发射特性,有利于提高Fe³⁺的分析灵敏度。     

紫外光引发还原制备金溶胶及其SERS活性的研究

文章报道了一种用紫外光引发还原制备金溶胶的新方法,其还原过程经历了自由基机理。用紫外可见光谱观察了不同反应时间溶胶状态的变化。结果表明,光照反应2h时明显出现金溶胶粒子,7h后氯金酸基本转化完毕。同时,研究了稳定剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的加入对还原过程的影响,结果表明,PVP的加入不仅稳定了溶胶,而且降低了反应速率。用SEM观察了溶胶粒子聚集体的形貌。最后以1,4-bis(4-vinylpyridyl)phenylene为探针分子研究了这种溶胶的SERS活性。     

MgO和Au纳米颗粒共修饰g-C3N4光催化剂增强CO2-H2O光催化反应过程

光催化CO₂还原制备太阳燃料被广泛关注并逐渐形成研究热点,该过程利用可再生清洁能源太阳能,在低温低压的温和条件下驱动CO₂还原制备CO、CH₄、CH3OH等燃料气体或者高附加值的碳氢化合物.半导体光催化剂能够将清洁的太阳能有效地转化为化学能,其中,g-C₃N₄由于其成本低、毒性低、稳定性高和带隙窄等优点,被广泛应用于光催化领域.然而,纯g-C₃N₄具有光利用效率低和光生电子-空穴复合率高的缺点,导致光催化活性相对较低.因此,需要对g-C₃N₄进行修饰改性来提高其光催化性能.一方面,MgO具有强大的CO₂吸附能力,可用于修饰半导体以提高光催化还原CO₂的反应活性.另一方面,助催化剂尤其是贵金属,不仅能够捕获电子以提高光生电子-空穴对的分离效率,而且还能提供反应的活性位点.本文通过沉淀和煅烧法制备了不同复合量的MgO-g-C₃N₄催化剂,同时负载贵金属Au作为助催化剂,用于光催化CO₂和H2O反应,考察MgO含量和不同贵金属助催化剂对光催化活性的影响.发现Au和3%MgO共改性的g-C₃N₄光催化剂上表现出最佳的光催化性能,3 h后CO,CH₄,CH3OH和CH3CHO的产量分别高达423.9、83.2、47.2和130.4μmol/g.本文分别研究了MgO和贵金属Au作为助催化剂对光催化行为的影响.XPS结果表明,Au/MgO-g-C₃N₄纳米片中形成了Mg–N键;UV-vis漫反射光谱表明Au/MgO-g-C₃N₄复合催化剂能够大大地增强紫外和可见光的吸收,且Au纳米颗粒具有表示等离子体共振(SPR)效应;PL光谱、TRPL光谱和光电化学测试都显示了MgO和Au的加入可以有效地提高光生电荷载流子的分离效率,这是由于Mg–N键的存在以及Au纳米颗粒对电子的捕获作用.CO₂吸附曲线证明了MgO的存在能够增强对CO₂的吸附;CO₂-TPD测试则表明CO₂的有效吸附主要发生在MgO和Au纳米颗粒的界面处,而该界面正是光生电子和活化吸附后的CO₂反应的活性位点.值得注意的是,在Au/3%MgO-g-C₃N₄三元催化剂上CO的产量是纯g-C₃N₄的29倍.实验和表征结果均表明,MgO和Au的共修饰显著提高了纯g-C₃N₄的光催化活性,这是由于三元光催化剂各组分之间的协同作用所致.助催化剂MgO可以激活CO₂(吸附在MgO和Au颗粒之间的界面),并且MgO-g-C₃N₄纳米片中形成的Mg-N键在电荷转移中起着重要作用.同时,Au颗粒修饰的MgO-g-C₃N₄可以通过SPR效应增加可见光的吸收,并进一步降低H2O对CO₂的光还原活化能;且Au纳米颗粒能够捕获电子,从而促进光生载流子的分离.本研究通过MgO和Au纳米颗粒共修饰的方法改性传统的光催化剂,具有光催化还原CO₂的应用前景.     

Fe(Ⅲ)-邻菲啰啉配合物光还原的研究及其在铁分析中的应用

实验发现,在散射光中Fe(Ⅱ)-phen配合物能发生显著的光还原反应,当向体系中加入EDTA后则可阻止Fe(phen)_3~(2+)的生成,用汞灯液内照射Fe~(3+)-phen及Fe~(3+)-phen-EDTA体系,6分钟内能将100μgFe~(3+)还原成Fe(phen)_3~(2+)。这种光化学还原法已用于水及合成氨触媒的铁价态分析。触媒分析结果与推荐值一致。     

金属酞菁敏化光还原硝基化合物的反应

本文研究了各种金属酞菁以及带有不同取代基的锌酞菁敏化光还原硝基化合物的反应。确定了光敏还原反应的主要产物是氨基和羟氨基化合物;羟氨基化合物与亚硝基化合物通过暗反应缩合生成偶氮N-氧化物。测定了它们的氧化还原电位和荧光量子产率。从敏化光还原反应的量子产率及荧光猝灭与硝基化合物浓度的依赖关系,计算出各种金属酞菁激发单重态与三重态的敏化效率。受激发金属酞菁将电子转移至硝基化合物是敏化光还原反应的起始过程。电子转移生成离子自由基对后,电荷分离与逆电子转移过程相互竞争。由于自旋选择规则的限制,激发三重态的敏化效率一般比激发单重态的敏化效率高。为了提高敏化光还原反应的效率,除选择三重态产率较高的敏化剂外,改变敏化剂的结构可提高敏化剂激发单重态的敏化效率,从而提高敏化光还原反应的量子产率.