载体和轴向配体对八正丁硫基含硫四氮杂钴卟啉光催化活性的影响

将八正丁硫基四氮杂钴卟啉(CoPz(BuS)8)分别负载到载体Al2O3和SiO2@Fe3O4以及与配体叠氮轴向配位,并在模拟太阳光的氙灯照射下通入空气,通过降解水中染料罗丹明B(RhB)来评估其光催化活性.载体Al2O3有高的比表面积和好的化学惰性,其表面还存在一些氧空位以促进氧化反应中活性氧的流动;虽然磁性纳米颗粒(MNP)Fe3O4表面存在酸腐蚀和自聚集问题,但在MNP外面包覆一层具有较好吸附和稳定性能的SiO2膜,因而也是较好的催化剂载体.富电子的NaN3可增强某些缺电子的过渡金属大环络合物催化氧化反应,是较好的轴向配体.在不同pH水溶液中降解RhB的动力学曲线表明,反应为准一级.复合催化剂CoPz(BuS)8/Al2O3上RhB降解率在pH=4时经160 min达到84.6%,在pH=7和pH=9时经12 h分别达到65.1%和49.2%.复合催化剂CoPz(BuS)8/SiO2@Fe3O4的透射电镜(TEM)和红外光谱(FTIR)表征表明,SiO2包覆完整,复合粒子在1083 cm?1有SiO2的吸收峰,在2910 cm?1有CoPz(BuS)8的烷基吸收峰,说明NMP上存在SiO2和CoPz(BuS)8,表明复合粒子制备成功;其光催化反应的降解率在pH=4,7和9时经12 h分别达到66.3%,41.9%和29.6%.尽管CoPz(BuS)8负载到Al2O3上比负载到SiO2@Fe3O4上活性高,但后者分离容易,可重复使用,尤其是可随时终止反应.这意味着不同的污染物可用性能不同的催化剂/MNP系统去除,而催化剂可高效回收.当富电子的NaN3与CoPz(BuS)8在轴向配位并负载到Al2O3上时,CoPz(BuS)8的紫外-可见光谱B带红移28 nm,Q带红移19 nm,FTIR在2122 cm?1出现一个?N=N+=N?特征吸收峰,临近S原子的烷基链?CH2?的核磁峰从3.17 ppm移向低场4.17 ppm,表明N3?配位成功.利用ESR自由基捕获技术发现,该复合催化剂能活化分子氧,产生比复合催化剂CoPz(BuS)8/Al2O3更多的O2??和HO?等活性物种.在pH=4和pH=7水溶液中的反应明显偏离了一级反应动力学,促进RhB的快速降解,在pH=4时80 min内降解率达到77.6%,之后因RhB浓度迅速降低而慢下来.同时,在pH=7和pH=9时经12 h降解率也分别达到81.7%和74.3%.RhB降解产物主要有N,N-二乙基-N-乙基罗丹明、N,N-二乙基罗丹明、N-乙基罗丹明和罗丹明.其中第一个产物是主要中间体,随后被活性氧物种分裂成小分子和矿化.比较了不同pH媒介中三个复合催化剂的活性,发现酸性条件有利于光催化反应.这是因为在酸性溶液中产生的活性物种比在中性和碱性溶液中多,且随着反应时间增加而增加所致.而在中性和碱性条件下,活性物种改变很少.稳定性实验表明,复合催化剂是稳定的,可以重复使用,复合催化剂CoPz(BuS)8/SiO2@Fe3O4重复使用7次后活性基本保持不变.     

八苄硫基四氮杂卟啉钴(Ⅱ)对半胱氨酸的催化电氧化

Catalytic property for the electro-oxidation of cysteine (RSH) on modified glassy carbon electrode with octkis(benzylthio)tetraazaporphyrinato cobalt(Ⅱ)［abbr.Co(Ⅱ)OBTP］ has been studied, substantial catalytic effect has been observed. Tafel slope plot gives 121 mV/decade. The reaction order are 1 for RSH; -1 for H⁺ (in acid solution) and 0 (in base solution). Possible mechanism of the reaction was proposed.     

非对称取代卟啉钴（Ⅱ）轴向配位反应的热力学研究

合成了非对称对位取代卟啉钴（Ⅱ）（５－（４－乙酰胺基苯基）－１０，１５，２０－三（４－甲基苯基）卟啉钴（Ⅱ））用分光光度法测量了该体系与一系列含咪唑基配体（２－甲基咪唑（２－ＭｅＩｍ），Ｎ－甲基咪唑（Ｎ－ＭｅＩｍ）２－乙基－４－甲基咪唑（ＥＭＩｍ）克霉唑（ＧＭＺ）轴向配位反应的平衡常数，研究结果表明，配体的尺寸及取代基的位置将向轴向配合物的稳定性产物影响，其平衡常数呈现ＫＧＭＺ〉ＫＮ－ＭｅＩｍ〉Ｋ     

四（烷硫基苯基）卟啉及其金属配合物的合成

某些人工合成的金属卟啉,由于其活化分子氧的功能,被广泛用作生物模拟氧化反应中的催化剂。金属四苯基卟啉及其衍生物是用得最普遍的模型化合物。文献中巳报道过各种四苯基卟啉衍生物的合成方法,但尚未见带烷硫基的四苯基卟啉衍生物的系统合成方法。本文报道这类四苯基卟啉衍生物及其金属配合物的合成。 本文采用通常的一步法合成四苯基卟啉衍生物,即首先参照文献方法合成烷硫基苯甲     

金属卟啉化合物光催化反应研究（Ⅳ）：—四苯基钴卟啉光…

研究了不同的有机溶剂中四苯基钴卟啉（Ｃｏ（Ⅱ）ＴＰＰ）的光助还原Ｏ２反应，详细讨论了溶剂效应和有机碱的轴向配位效应对光还原反应的影响，同时对反应机理进行了探讨。结果表明，溶剂的极性越大或有机碱的轴向配位能力越强时，光还原Ｏ２反应的速率越大。     

煅烧温度对花朵状钨酸铋光催化活性的影响（英文）

钨酸铋在水相体系中能光催化降解有机污染物,而对于钨酸铋光催化活性影响因素的研究非常少.本文研究了煅烧温度对花朵状钨酸铋光催化活性的影响.以钨酸钠和硝酸铋为原料,在160°C下水热反应20 h,合成催化剂,并经不同温度煅烧3 h.用X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱、紫外-可见漫反射吸收光谱(UVVis DRS)和荧光(PL)光谱表征样品.结果表明,这些样品具有十分相似的相组成和电子结构.然而,对于水中苯酚的降解,钨酸铋的光催化活性显示出了很大的差异.钨酸铋的光催化活性随着煅烧温度的升高,先上升后下降,最优煅烧温度为350°C,并且不受样品比表面积大小的影响.这些样品的活性差异主要归结于钨酸铋的结晶度、吸光性和表面缺陷对其光生载流子分离效率的综合影响.     

Zn对砖块状单斜WO_3光催化活性的影响（英文）

利用简单的方法合成了Zn掺杂砖块状WO_3材料,并用罗丹明B对其光催化性能进行了评估。利用X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜、紫外可见漫反射光谱、红外光谱和X射线光电子能谱分析等技术对合成材料进行了表征,结果表明适量Zn掺杂可保持WO_3的砖块状形貌。光催化结果表明Zn掺杂量(质量分数)为5%的WO_3光催化性能最好,这是因为该材料内形成了大量的氧空位且羟基含量较高。     

无缺陷和氧缺陷二氧化钛的光催化活性（英文）

随着全球工业的发展,大量有机污染物排放到水中,已经威胁到人类健康.自1972年Fujishima和Honda发现TiO_2半导体材料可在光照下分解水以来,光催化技术作为一种新型污水处理方法引起广泛重视.近几十年来,光催化已被广泛研究,已成为水体净化领域最有前途的方法之一.TiO_2光催化剂由于具有无毒、耐腐蚀、高稳定和低成本等特点,在光催化领域受到广泛关注,是最具有开发前景的光催化材料之一.然而,TiO_2的禁带较宽,只能吸收仅占太阳光4%的紫外光部分,这严重限制了TiO_2光催化材料对太阳光的有效应用.最新研究结果表明,适量缺陷的存在可以拓展TiO_2对可见光的响应,从而通过提高其对太阳光的利用效率来有效提升TiO_2的光催化活性.因此,研究半导体缺陷与其光催化剂性能的关系,对于提升光催化污染物降解性能具有重要意义.本工作采用水热法和溶胶-凝胶法分别制备了具有氧缺陷的和无缺陷的TiO_2,用于研究氧缺陷对TiO_2光催化活性的影响.所制备的氧缺陷TiO_2纳米材料为浅蓝色,光的吸收波长向可见光区(～420 nm)拓展.拉曼光谱和X射线光电子能谱(XPS)测试均证明溶胶-凝胶法制备的TiO_2中氧空缺位的浓度低于水热合成TiO_2的氧空缺位浓度.光化学测试结果表明,氧缺陷TiO_2在模拟太阳光下的光电流响应增强,这是由于氧缺陷的引入导致能带隙内出现了新的电子态,使得禁带宽度变窄.在光降解亚甲基蓝(MB)的实验中,氧缺陷TiO_2材料表现出更高的光催化活性.根据密度泛函理论(DFT)计算和荧光光谱测试结果,讨论了氧缺陷TiO_2的光催化机理.     

载体对含硫四氮杂卟啉铁(Ⅱ)/树脂催化剂降解水中有机污染物效率的影响

 考察了用阴离子交换树脂作为载体时对含硫四氮杂卟啉铁(Ⅱ)(简写为FePz(dtn)4)催化剂活化分子氧降解罗丹明B等水中有机污染物效率的影响. 结果表明,负载FePz(dtn)4催化剂的离子交换树脂对底物的吸附可在30 min内达到平衡. 在不同pH的溶液中,载体对不同底物分子的吸附量不同. 同一种底物在碱性溶液中的吸附量最大,催化降解速率最快. 负载于树脂上的FePz(dtn)4催化剂可重复使用. 初步探讨了催化剂对有机污染物降解的作用机理.     

八面沸石超笼内卟啉钴（Ⅱ）的合成与表征

80年代初期Norman Herron及他的同事将酞菁铁镶嵌在X、Y型分子筛超笼内,可使酞菁的寿命增长并具有选择性催化作用。卟啉与酞菁的结构类似,有些卟啉催化性能虽好,但稳定性不高,如果将卟啉镶嵌在分子筛超笼内,可能会提高卟啉的稳定性,并改变它的催化性能。开展这一工作可为寻找新型催化剂开辟一条新途径。本文首次将四卤甲基卟啉(TCTMP,TBTMP)镶嵌在NaX分子筛超笼内。通过UV-Vis、IR、SEM和吸附等手段予以表征。     

载体硫酸化对柴油机尾气催化剂Pt/Ce-Zr活性和稳定性的影响（英文）

近年来,随着大气环境污染问题日益严重,汽车尾气排放受到政府越来越严苛的控制.柴油车排气成分主要包括碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO_x)、微粒(PM)和二氧化硫(SO_2),因此常用的尾气后处理系统有颗粒捕获器(DPF)、氧化型催化转换器(DOC)以及NO_x选择还原系统(SCR),在处理尾气时三者联合使用.其中柴油机氧化型催化剂(DOC)是汽车尾气后处理装置的重要组成部分,主要用于氧化CO,HC和NO,可以将CO和HC氧化成无害的CO_2和H_2O,将NO氧化成NO_2,为后续SCR反应提供条件.柴油机排气温度一般较低(150–400°C),特别是在冷启动阶段,排气温度可降低到100°C左右,要求催化剂具有良好的低温催化活性.此外,由于柴油中存在少量含硫有机化合物,经过燃烧分解,使得柴油机尾气中含有少量SO_2,对催化剂又有钝化作用,因此催化剂的抗硫性也是需要关注的重点.本文采用浸渍法制备Pt/Ce-Zr-SO_4~(2-)催化剂,考察了催化剂载体硫酸化以及Pt和H_2SO_4的负载顺序对催化剂催化氧化C_3H_6和CO的活性及抗硫性的影响,并且对Pt/Ce-Zr-SO_4~(2-)催化剂进行了一系列表征,探究其物理化学性质.结果表明,SO_4~(2-)的添加能有效提高催化剂活性.Pt/CZ-10S对C_3H_6和CO的T90(转化率为90%时的温度)相较于Pt/CZ催化剂降低了约75°C,另外,Pt/CZ-10S催化剂也表现出较好的抗硫稳定性,在含硫尾气中240°C反应20 h后,其对C_3H_6和CO的转化率仍保持在95%以上.CO-TPD和XPS分析结果显示,Ce-Zr-SO_4~(2-)载体上Pt的分散度增加,增加的Pt颗粒可以产生更多新的活性位点(Pt~(+)-(SO_4~(2-))~(-) couples),从而表现出优异的催化活性.此外,硫酸化后催化剂表面酸性的变化也是其抗硫性能提高的原因.     

钴基非均相催化剂在光催化水分解、二氧化碳还原和氮还原的研究进展与展望（英文）

利用大自然丰富的太阳能驱动水、二氧化碳或氮气转化为高附加值燃料(如H₂, CO, CH₄, CH₃OH或NH₃等),实现人工光合成,将储量丰富的太阳能转化为可利用的清洁化学能源,被认为是解决能源短缺和环境问题的关键技术之一,能够有效缓解能源危机和全球变暖,极具应用前景.因此,各种类型的光催化剂相继被开发出来,以满足光催化的需求.其中钴基多相催化剂是最有前途的光催化剂之一,它可以通过扩大光吸收范围、促进电荷分离、提供活性位点和降低反应能垒等途径有效提高光催化效率,为太阳能燃料转化利用开辟广阔的前景.本文首先介绍了光催化水分解、CO₂还原和N₂还原的基本原理.然后,总结了基于钴基催化剂的改性策略,包括形貌、晶面、结晶度、掺杂和表面修饰,重点讨论了钴基多相材料在水分解(产氢、产氧和全解水)、二氧化碳还原以及氮还原领域的光催化进展.最后,对钴基光催化剂当前面临的挑战和未来的发展作了展望和总结.提出了钴基光催化剂未来的一些研究方向.包括:(1)基于材料光催化体系的设...     

含氮配体与尾式咪唑基铁（Ⅲ）卟啉轴向加合物的低温EPR研究

研究了氯化５－邻（３－（１－咪唑基）丙氧基）苯基－１０，１５，２０－三苯基卟啉合铁（Ⅲ）（ｏ－ｌｍＰｒＴＰＰＦｅ（Ⅲ）Ｃｌ）与咪唑及吡啶类栩体轴向加合物的低温ＥＰＲ，考察了尾端咪唑基对铁（Ⅲ）自旋态及配位环境的影响，结果表明，ｏ－ｌｍＰｒＴＰＰＦｅ（Ⅲ）Ｃｌ的弱吡啶类配体轴向加合物显示了铁（Ⅲ）离子独特的ＥＰＲ磁性，对各加合物的ＥＰＲ参数进行了晶体场分析，求是晶体场分裂参数，并据此分析了各加合物中     

热解条件对氮杂有序介孔炭材料电催化性能的影响（英文）

氧还原反应是燃料电池及金属空气电池中极其重要的电化学反应之一,贵金属铂基催化剂被认为是最有效的氧还原反应电催化剂.然而,贵金属铂的资源稀缺以及高成本问题阻碍了相关技术的大规模应用,探索发展廉价高效的贵金属替代型催化剂是推动燃料电池发展的根本解决方案.近年来,人们在非贵金属催化剂开发方面取得了显著进展,其中新型纳米结构掺杂炭材料研究尤为活跃.氮杂有序介孔炭材料由于其高比表面积和独特的孔结构,在燃料电池技术上具有广泛的应用前景.在氮杂有序介孔炭材料的制备过程中,热解条件对炭材料组成、结构及电催化性能有着重要影响.然而,目前尚未见对氮杂炭材料制备过程中热解条件的影响进行系统研究.本文采用我们发展的蒸汽化-毛细管冷凝法,以SBA-15为硬模板浸渍前驱体吡咯,制备出具有高比表面积和独特孔结构的氮杂有序介孔炭材料,系统研究了热解条件(包括热解温度、热解时间和升温速率)对炭材料组成、结构及电催化性能的影响,采用N2吸附-脱附等温线、X射线光电子能谱(XPS)及Raman光谱等方法考察了氮杂有序介孔炭材料的结构和组成,采用循环伏安法与旋转环盘电极研究了其电化学行为与氧还原反应电催化活性及选择性.N2吸附-脱附等温线显示,氮杂炭材料对应IV型吸附-脱附等温线,孔径主要分布在2–10nm,表明所制材料具有介孔结构.随着热处理温度升高,氮杂有序介孔炭材料比表面积先增加而后降低,热处理时间的延长有利于比表面积增大,但升温速率对所制炭材料比表面积没有明显影响,当升温速率为30℃/min,900℃焙烧3h时,氮杂有序介孔炭材料的比表面积达到最大值888m2/g.XPS测试结果表明,随着热处理温度升高,氮杂有序介孔炭材料中含氮基团的分解进一步加深,使N含量逐渐降低.延长热处理时间亦然,而升温速率的改变对N含量无明显影响.在热处理温度较低时(600℃),所得材料中N主要以吡咯氮和吡啶氮的形式存在;当温度达到800℃以上,吡咯氮转化为吡啶氮和骨架氮,且主要以骨架氮形式存在,说明氮杂有序介孔炭材料的石墨化程度逐渐升高.Raman光谱结果显示,随着热处理温度升高,I D/I G逐渐降低,进一步印证了温度对石墨化程度的影响.电化学测试结果表明,随着热处理温度升高,氮杂有序介孔炭材料的氧还原反应电催化活性逐渐升高,但是当热处理温度从900℃升至1000℃时,氧还原反应活性增加很小;升温速率与热处理时间对氧还原反应电催化活性的影响均不明显.与商品Pt/C催化剂相比,900℃以上所制催化剂均表现出更优异的氧还原电催化活性与选择性.由此可见,热处理温度是决定碳源热化学行为的关键因素,进而决定炭材料表面组成与结构.电化学研究结果表明,800℃以上进行热处理碳化,所生成石墨化微晶可有效促进电子传递,降低欧姆极化损失,同时,较高的处理温度可促进骨架氮掺杂,从而构建出高效氧还原反应活性位点.因此,氮杂型炭催化剂的组成、结构与电化学性能更多地受控于热处理过程中的热力学,而非热解动力学过程.     

八乙墓卟啉和四苯基卟啉合钌（Ⅱ）及锇（Ⅱ）的二氧加合物的红外光谱

ＯＥＰ（八乙基卟啉阴离子）和ＴＰＰ（四苯基卟啉阴离子）合钌（Ⅱ）和锇（Ⅱ）的二氧加合物由ｍａｔｒｉｘ分离技术得到（Ｔ＝２０－４３Ｋ，Ｐ＝１０－５－１０－６ｔｏｒｒ）．为了确定ｖ（Ｏ２）带的归属应用了同位素取代法１６Ｏ２／１８Ｏ２．ＩＲ谱说明对于钌的两种加合物（指ＯＥＰ和ＴＰＰ）都有两种异构体，其Ｖ（１６Ｏ２）频率为：Ｒｕ（ＯＥＰ）Ｏ２，１１４１和１１０３ｃｍ－１；Ｒｕ（ＴＰＰ）Ｏ２，１１６７和１１１４ｃｍ－１．Ｏｓ（ＴＰＰ）Ｏ２只生成一种异构体，ｖ（１６Ｏ２）＝１０９０ｃｍ－１，异构体ｖ（１６Ｏ２）：［Ｒｕ（ＯＥＰ）Ｏ２］，１１４１ｃｍ－１，［Ｒｕ（ＴＰＰ）Ｏ２］，１１６７ｃｍ－１，这些加合物约在１００Ｋ时分解，它们的结构指定为ｅｎｄｏｎ，而异构体［Ｒｕ（ＯＥＰ）Ｏ２］，１１０３ｃｍ－１，［Ｒｕ（ＴＰＰ）Ｏ２］，１１１４ｃｍ－１和［Ｏｓ（ＴＰＰ）Ｏ２］，１０９０ｃｍ－１，在２４０—２７０Ｋ分解，它们的结构指定为桥联二聚体．在加合物中，将ＯＥＰ换成ＴＰＰ引起的钌加合物ｖ（Ｏ２）频率的改变比铁和钴加合物更大．ｖ（Ｏ２）相对强度的变化顺序为：Ｆｅ（Ⅱ）→Ｒｕ（Ⅱ）→Ｏｓ（Ⅱ）．     

MOFs光催化材料的设计和调控（英文）

环境污染和能源短缺是制约当今社会发展的重大问题.光催化技术可直接利用太阳能驱动一系列重要的化学反应,具有能耗低、反应条件温和、无二次污染等优点,是解决这一问题的有效途径.实现这个过程的关键在于寻找设计高效的光催化剂.目前,光催化材料主要由无机半导体组成,其结构的改造和修饰难度很大,难以根据实际需要来控制其大小、形状以及物理化学特性.而有机化合物具有优良的分子剪裁与修饰的功能,但它们却在坚固性与稳定性等方面具有明显的缺点.因此如果能发展既具有无机化合物的稳定性又具有有机化合物的可剪裁与修饰性的新型光催化材料,无疑将促进光催化的发展和应用.金属-有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)正是这样一类结合了无机物的稳定性和有机物的可修饰性的杂化材料.MOFs是一类以金属阳离子为节点、有机配体为连接体的多孔配位聚合物的总称.这类材料不仅拥有超高的比表面积、丰富的拓扑结构,而且其结构兼具可剪裁性、可设计性、易调变等特点,在气体吸附储存、分离、传感等领域都有广泛的应用.在催化领域MOFs也显示出巨大的应用前景:(1)比表面积大,有利于对反应底物的吸附,促进催化反应的进行;(2)组成多样,结构具可剪裁性、可设计性、易调变等特点,通过对其金属单元或者配体进行改变修饰,可以实现对MOFs结构和性能的调变;(3)MOFs中金属-氧单元之间由有机配体隔开,相当于分立的半导体量子点,在反应中不易发生团聚.并且各个分立的金属-氧单元之间可能存在协同效应,有利于保持催化剂的稳定性和产生高的催化活性.因此,MOFs材料是一类非常有潜力的异相催化剂.光催化是一类典型的多相催化技术,与传统半导体光催化材料相比,MOFs由于具有可在分子水平进行灵活调控的优点,在光催化领域的应用更有优势.此外,MOFs结构上的确定性为研究催化剂的界面电荷迁移和光催化机理提供了便利条件,通过对其构-效关系的研究和光催化反应机理的探索反过来有助于我们从微观尺度上进一步认识光催化的本质.MOFs材料在光催化领域已经有了初步的研究.越来越多的MOFs材料被成功应用于光催化降解染料、选择性转化有机物、光解水制氢和CO2还原等反应.典型的有MOF-5、Ui O-66和MIL-125系列等.近年来,已有少量的文献综述了MOFs这类材料在光催化领域的研究.这些文献主要围绕MOFs在光催化过程中所起到的作用,比如作为催化剂、助催化剂或载体来展开;或者是从MOFs的光催化应用领域,比如污染物降解、产氢、二氧化碳还原、有机物转化来分类展开.本文围绕如何设计合成高效的MOFs光催化剂,综述了近年来国内外关于提高MOFs的光催化性能而开展的相关研究工作,包括理论研究MOFs的能级结构及化学性质、在MOFs配体上修饰官能团调变其能带结构、染料或者金属化合物光敏化MOFs提高其光吸收性能、负载金属/碳材料及半导体复合提高光生载流子的分离效率等.最后,本文对MOFs光催化剂的未来发展趋势进行了展望,强调开发新型的MOFs光催化剂,并加强对MOFs光催化机制的研究,有助于指导现有MOFs催化剂的改良和设计新型光催化剂.     

离子受体对自由卟啉探针荧光识别性能的影响（英文）

通过对2个N,N-二吡啶胺基受体修饰的自由卟啉化合物(Porphyrin-2-DPA)光学识别性能的系统研究,可以得知:该卟啉化合物中心刚性共轭的四吡咯环状结构不仅作为灵敏的光学信号基团、更是作为第一离子配位受体,在非共轭的N,N-二吡啶胺基受体辅助下,对Pb2+/Cu2+离子表现出灵敏的多重信号分析识别功能。