双核金属酞菁类化合物催化脱硫机理研究Ⅵ──电子转移机制和催化脱硫机理

提出了双核金属酞菁类化合物催化Ｈ_２Ｓ液相氧化反应的催化电池电子转移机制，即借助于催化剂分子自身歧化所形成的催化电池Ｍ（Ⅰ）Ｐｃ－ＰｃＭ（Ⅲ）实现底物（ＨＳ~－）与分子氧间的电子转移，其反应过程为阴极反应：Ｏ_２＋Ｍ（Ⅰ）Ｐｃ→Ｏ_２~－＋Ｍ（Ⅱ）Ｐｃ，阳极反应：ＨＳ－＋Ｍ（Ⅲ）Ｐｃ→ＨＳ·＋Ｍ（Ⅱ）Ｐｃ。这一电子转移过程也是决定整个反应的控制步骤，从而导致催化反应按自由基历程进行。     

双核金属酞菁的制备及其对二苯并噻吩的催化氧化性能

采用微波法合成了双核酞菁钴,并采用红外光谱、紫外可见光谱、热重分析对其进行表征。以二苯并噻吩(DBT)为反应底物,考察双核酞菁钴对DBT催化氧化性能,筛选出较优催化剂,并进行脱硫反应工艺条件优化。结果表明,双核酞菁钴具有较好的催化性能,在室温下、双核酞菁钴用量为0.01 g(cat)/5 m L、空气流量为80 m L/min、反应温度为40℃、反应1 h,DBT脱硫率达到97.17%。催化剂重复使用5次,催化效果无明显下降。氧化产物经红外光谱、质谱分析为DBTO2。对芳香烃及烯烃进行了催化氧化实验,发现该工艺对油品的质量基本无影响。     

平面双核酞菁钴中心离子价态及其性质研究

采用XPS方法确定了平面双核酞菁钴分子中两个Co离子的价态．讨论了平面双核酞菁钴分子中Co离子的价态与分子构形、配位性质、分子识别和分子整流特性等之间的联系．在平面双核酞菁钴分子中，两个Co离子具有不同的价态，Co(I)Pc—PcCo(Ⅲ)这种分子构形使得该分子表现出一些独特的性质．在配位化学上表现出一个Co(I)Pc—PcCo(Ⅲ)分子与三个配体形成配合物，在形成单分子膜时表现出分子的识别能力，Co(I)Pc—PcCo(Ⅲ)表现出分子整流特性。     

双核酞菁钴磺酸钠配位性质研究

采用硫离子选择性电极测定方法研究了双核酞菁钴磺酸钠（商品名称PDS）与HS-的配位性质．逐级稳定常数K3（8．97×1015）＞＞K4（1．51×10－7），表明HS-与PDS的结合是三配位的．结合量子化学理论计算发现形成这一配位特征的原因在于PDS分子中两个钴原子分别处于不同的氧化态，即Co（I）和Co（III）．离子半径的差异导致Co（I）离子凸出整个分子平面，使得PDS分子在Co（I）PC端只能结合一个HS－．     

乙醇对双核酞菁钴掺杂聚苯胺膜修饰电极特性的影响

研究了乙醇对双核酞菁钴(b i-CoPc)掺杂聚苯胺(PAn)膜修饰电极特性的影响。用循环伏安法(CV)考察了乙醇浓度不同时,玻碳电极(GC)上双核酞菁钴掺杂聚苯胺的电聚合过程,用紫外-可见吸收光谱(UV-V is)、红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)表征了在氧化铟锡玻璃(ITO)电极上b i-CoPc掺杂的PAn膜,研究了乙醇对膜以及该膜修饰电极对溶液中分子氧电催化性能的影响。结果表明,乙醇对苯胺的电聚合有促进作用,有助于增加b i-CoPc掺杂量,膜的光谱特性发生变化,表面形貌更加均匀。乙醇存在下制备的修饰电极对溶液中分子氧的电催化活性明显提高。当乙醇含量为10%时,制备的电极催化能力最强。     

双核酞菁钴磺酸盐催化脱硫机理研究——Ⅰ.抗CN~-中毒性能及其机理

阐述了双核酞菁钴磺酸盐(PDS)脱硫催化剂的抗CN~-中毒性能。并根据红外、电子顺磁共振和原子吸收等光谱测定及量子化学理论计算(EHMO)的结果,在分子-电子水平上提出了PDS自解CN-中毒的双中心机理。     

双核金属酞菁类化合物催化脱硫机理研究Ⅳ──中心金属离子对MPc－PcM催化活性的影响

实验研究结果表明双核金属酞菁类化合物ＭＰｃ－ＰｃＭ（Ｍ＝Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ）是催化Ｈ＿２Ｓ液相氧化反应的良好催化剂，且其催化活性顺序为Ｃｏ＞Ｎｉ＞Ｖ＞Ｆｅ＞Ｃｕ＞Ｃｒ＞Ｍｎ．采用量子化学理论计算方法（ＩＮＤＯ／Ｓ）分析了其前线分子轨道的构成特征，结果表明这几种ＭＰｃ－ＰｃＭ的ＬＵＭＯ轨道皆为有金属离子参与形成的π轨道，但ＨＯＭＯ轨道间的差异却很大．Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ时，其ＨＯＭＯ为π轨道；而Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ时，其ＨＯＭＯ却为σ轨道．正是在前线分子轨道的轨道类型、共轭程度及金属轨道贡献三方面因素的协同作用下，才导致ＭＰｃ－ＰｃＭ的催化活性顺序并非按中心金属离子价电子层ｄ电子数的递变而呈现出规律性的变化．     

双核磺化酞菁铜(Ⅱ)催化氧化α-萘酚

本文研究了以乙醇为溶剂,CaCl_2为助催化剂,双核磺化酞菁铜(Ⅱ)催化氧化α-萘酚制备α-萘醌的各种因素。提出了可能的反应机理。     

碳纳米纤维增强钴酞菁催化氧化染料的性能研究

将氨基钴酞菁（CoTAPc）以共价键的形式负载到碳纳米纤维（CNF）上制备碳纳米纤维负载钴酞菁催化剂（CoTAPc-CNF）,利用原子吸收光谱、紫外-可见光吸收光谱、衰减全反射-红外光谱等方法对CoTAPc-CNF进行表征.选用具有氧杂蒽结构的罗丹明6G（Rh6G）为主要研究对象,研究CoTAPc-CNF对Rh6G的催化氧化性能,考察了温度、pH、NaCl、异丙醇等对CoTAPc-CNF催化性能的影响.结果表明,CoTAPc-CNF在常温中性条件下能有效催化氧化Rh6G;随着温度和pH的增加,CoTAPc-CNF催化氧化Rh6G速率逐渐提高;NaCl和异丙醇的加入,没有抑制催化氧化反应的进行,相反大大提高了Rh6G的降解速率,这与一般羟基自由基占主导的高级氧化体系完全不同;进一步采用电子顺磁共振波谱法证实CoTAPc-CNF/H2O2体系确实为非羟基自由基催化机理.另外,研究发现CoTAPc-CNF还能有效催化氧化其他共轭结构的染料,如偶氮染料酸性橙7（AO7）、三芳甲烷染料碱性绿1（BG1）.因此,本文探索的CoTAPc-CNF/H2O2非羟基自由基催化反应体系在处理成分复杂的实际印染废水中具有较好的应用前景.     

新型水溶性钴酞菁的制备及其催化氧化硫醇的性能

采用丁二酸酐、顺丁烯二酸酐对四氨基钴酞菁进行改性后制得两种新型水溶性钴酞菁衍生物, 测试了这两种改性钴酞菁对巯基乙醇的催化氧化性能, 并考察了溶液pH值、温度和时间对催化氧化活性的影响, 结果表明, 在pH＝11时, 两种改性钴酞菁对巯基乙醇的催化氧化性能最好;随着温度的升高, 催化氧化性能提高.     

双核钴锰酞菁对SOCl2还原反应的电催化性能

为了确定双核金属酞菁化合物对亚硫酰氯还原反应是否具有比单核金属酞菁更强的电催化性能, 通过循环伏安测试方法, 用酞菁钴和酞菁铁作为对比, 研究了双核钴锰酞菁在1.5 mol·L-1 LiAlCl4/SOCl2电解液中的电催化行为, 并计算出动力学参数, 由此来评估具有平面结构的双核金属酞菁化合物对亚硫酰氯还原的催化活性的影响. 通过比较循环伏安曲线发现, 与单核酞菁钴(II)和酞菁铁(II)相比, 双核钴锰酞菁对SOCl2还原反应具有更好的催化活性, 能提高SOCl2还原反应的交换速率常数和SOCl2在玻碳电极上的扩散系数, 从而提高SOCl2还原电位和电流.通过ER14250型实体电池10 mA放电性能测试验证表明, 与单核酞菁钴和酞菁铁催化剂的电池相比, 双核钴锰酞菁在低温(-30 ℃)下可提高放电中点电压0.3 V, 在常温(25 ℃)下可以提高放电容量约100 mAh, 催化效果比单核酞菁钴和酞菁铁显著.     

酞菁钴－表面活性剂薄膜修饰电极及其催化性能

将酞菁钴(CoPc)掺入阳离子表面活性剂双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)的氯仿溶液,并涂布于热解石墨电极表面,待氯仿挥发后即制得CoPc-DDAB薄膜电极。循环伏安实验表明,在KBr溶液中,该薄膜电极有一对良好且稳定的还原氧化峰,E_pc=-0.45V,E_pa=-0.24V(vs.SCE).探讨了该体系的电化学行为,估计了该体系的电化学参数。可将该薄膜电极用于催化卤代乙酸的电化学还原。     

双核金属酞菁类化合物催化脱硫机理研究Ⅲ──M（Ⅱ）Pc－PcM（Ⅱ）的电子结构及M（Ⅱ）与Pc间的键合方式

采用ＩＮＤＯ／Ｓ方法研究了双核金属酞菁类化合物Ｍ（Ⅱ）Ｐｃ－ＰｃＭ（Ⅱ）（Ｍ＝Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ）的电子结构．结果表明当金属离子Ｍ（Ⅱ）与酞菁环键合后，其价电子重新布居，从而导致在Ｍ＝Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｎ时中心金属离子从酞菁环得到电子；而当Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ时却是中心金属离子向酞菁环转移电子．键合方式的研究结果表明在Ｍ（Ⅱ）Ｐｃ－ＰｃＭ（Ⅱ）分子中，中心金属离子与酞菁环间存在着σ配键、反馈π键和离域π键三种化学键形成，从而在中心金属离子与酞菁环间产生灵活的“电荷呼吸”作用，构成了双核金属酞菁类化合物氧化还原作用的基础．     

钴(II)酞菁与巯基乙醇轴向配位反应的动力学

用停流法研究了2,9,16,23-四羧基钴（Ⅱ）酞菁与2-巯基乙醇轴向配位的快速反应动力学,提出了较为合理的反应机理,用非线性及线性拟合的方法求得了各基元步骤的动力学参数,探讨了温度、pH等因素对反应的影响．     

双核磺化酞菁铜(Ⅱ)催化氧化α-萘酚

本文研究了以乙醇为溶剂, CaCl2为助催化剂, 双核磺化酞菁铜(Ⅱ)催化氧化α-萘酚制备α-萘醌的各种因素。提出了可能的反应机理。