单齿配体取代基对钌(Ⅱ)芳烃配合物光致配体解离能力的影响

合成了三种钌(Ⅱ)芳烃配合物[(η⁶-p-cymene)Ru(bpy)(py-R)]²⁺(bpy=2,2′-联吡啶,py=吡啶,R=N(CH₃)₂,H,NO₂),通过紫外-可见吸收光谱、核磁共振、高分辨质谱及DNA凝胶电泳等手段研究了单齿配体吡啶对位取代基的推拉电子能力如何影响配合物的光致配体解离能力。研究发现,当单齿配体吡啶对位取代基为拉电子基团硝基时,配合物具有光致单齿配体解离能力及潜在的光活化抗肿瘤活性。     

简单的配体改变调控钌配合物催化还原CO2的活性：硼基配体的对位效应和Ru―H键的性质

开发高效的催化剂用于催化还原CO₂转化为甲酸和它的盐类已经成为研究的热点,是因为将CO₂转化为C1产物不仅可以解决CO₂的含量升高带来的环境问题,还可以解决化石能源燃烧日趋严重的问题。贵金属配合物催化CO₂转化为甲酸和甲酸盐类是目前这类反应最有效的方式,尤其是Ru、Ir和Rh等贵金属。我们之前的研究结果表明Ir(Ⅲ), Ru(Ⅱ)类配合物催化还原CO₂转化为甲酸盐的活性是由配合物Ru―H键的成键性质决定的。它们能高活性的催化CO₂是由于它们都含有同一种特点的Ru―H键,是由Ru的sd²杂化轨道和H的1s轨道杂化而成的,而且这一特点可以被活性氢的对位配体显著影响。鉴于硼基配体具有强的对位效应,我们基于高活性的均相催化剂Ru(PNP)(CO)H₂ (PNP = 2, 6-二(二叔丁基磷甲基)-吡啶)设计了Ru-PNP-HBcat和Ru-PNP-HBpin,并计算了二者催化还原CO₂的活性。Bcat和Bpin配体是实验上常用的硼基配体。我们的计算结果表明Ru-PNP-HBcat和Ru-PNP-HBpin有比Ru-PNP-H₂更长的Ru―H键、亲核性更强的活性氢,其Ru―H键中的Ru原子的d轨道杂化成分的贡献也比Ru-PNP-H₂的更少。相应地Ru-PNP-HBcat和Ru-PNP-HBpin活化CO₂的能垒比Ru-PNP-H₂低。而且Ru-PNP-H₂、Ru-PNP-HBcat和Ru-PNP-HBpin催化CO₂转化为甲酸盐的能垒分别为76.2、67.8、54.4 kJ∙mol^-1,表明Ru-PNP-HBpin具有最高的催化活性。因此,钌配合物催化还原CO₂的活性可由硼基配体强的对位效应和Ru―H键的成键性质来调控。     

取代基对咪唑[4,5-f]-1,10-邻菲罗啉Ru(Ⅱ)配合物的温敏性能影响

合成了3种具有不同取代基的咪唑[4, 5-f]-1,10-邻菲罗啉配体L¹~L³及其Ru(Ⅱ)配合物[Ru(L¹)₃]、[Ru(L²)₃]和[Ru(L³)₃],并进行了表征。这些Ru(Ⅱ)配合物在溶液中具有π→π^*跃迁吸收峰和金属到配体的电荷转移跃迁(MLCT)吸收峰,其发光峰位约为590 nm左右。将Ru(Ⅱ)配合物掺杂到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中得到相应的温敏漆。Ru(Ⅱ)配合物在PMMA膜中的吸收峰精细结构消失,且在长波方向663 nm附近有新的发射峰,表明Ru(Ⅱ)配合物在PMMA膜中有聚集。温度升高后,Ru(Ⅱ)配合物在PMMA膜中的发射峰强度逐渐减弱。分别计算了在30~60 ℃和60~90 ℃区间内非辐射活化能E_nr和温度灵敏度S_T。结果表明,具有苯基取代的咪唑[4, 5-f]-1,10-邻菲罗啉配体的[Ru(L¹)₃]配合物,比咪唑[4, 5-f]-1,10-邻菲罗啉Ru(Ⅱ)配合物[Ru(L²)₃]及烷基取代基的咪唑[4, 5-f]-1,10-邻菲罗啉Ru(Ⅱ)配合物[Ru(L³)₃]具有更高的温度灵敏度。     

金属-有机框架基材料在二氧化碳光催化转化中的应用

将大气中的二氧化碳(CO₂)转化为燃料或高附加值化学品是降低大气中CO₂含量、 减缓温室效应的有效途径之一. 光催化CO₂化学转化条件温和, 能耗低, 在CO₂转化中占有重要地位. 金属-有机框架(MOF)基材料由于具有比表面积大、 光电性质优良和可调节性强等特点, 是CO₂光催化转化的常用催化剂之一. 本文综合评述了近两年MOF基材料在光催化CO₂还原反应、 CO₂环加成反应和CO₂羧基化反应中的应用, 阐释了MOF基材料在CO₂光催化转化中的优势和局限性, 并展望了其未来发展.     

一个新型钌(Ⅱ)配合物的合成、表征与DNA的键合及溶剂变色性质

合成和表征了1个新的钌(Ⅱ)配合物[Ru(bpy)₂(dpapz)](ClO₄)₂,其中bpy=2,2'-联吡啶,dpapz=联吡啶并[3,2-a:2,'3-'c]-6-氮杂-吩嗪.通过紫外可见光谱、荧光光谱、与溴化乙锭的竞争键合实验和粘度测量研究了该配合物与小牛胸腺DNA的键合性质,并研究了该配合物的紫外可见光谱和荧光光谱的溶剂变色性质.结果表明,该配合物是具有键合常数Kb=6.9×10⁵L/mol(50mmol/LNaCl)的DNA嵌入键合试剂和优良的荧光溶剂传感分子.     

H4SiW12O40和双偶极Ru（Ⅱ）配合物形成的静电自组装多层膜

制备了含有H₄SiW₁₂O₄₀和双偶极Ru(Ⅱ)配合物交替层的一个新颖静电自组装多层膜.用紫外可见光谱、循环伏安学、原子力显微镜对薄膜进行了表征和性质研究.结果表明:膜沉积平稳、均匀,所制得的薄膜具有较好的电化学活性.AFM图像表明钌(Ⅱ)配合物和H₄SiW₁₂O₄₀层具有明显不同的微区结构.     

以钌(Ⅱ)-联吡啶配合物为催化剂的B-Z化学发光振荡研究

报道了一种以钌(Ⅱ)-联吡啶[Ru(bpy)2+3]为催化剂的B-Z化学发光振荡新现象. 研究了B-Z化学发光振荡反应的影响因素, 并对体系的UV光吸收振荡进行了对比研究, 探讨了化学发光振荡反应的可能机理. 结果表明, 该体系的化学发光振荡是由于氧化态的钌(Ⅱ)-联吡啶被振荡反应过程中的强还原性中间体还原所引起的, 化学发光振荡随时间增加呈现周期性变化.     

吲哚咪唑基钌(Ⅱ)联吡啶配合物与酵母RNA的相互作用

通过紫外-可见光谱和荧光光谱滴定、稳态荧光猝灭和溴化乙啶竞争键合实验研究了Ru(Ⅱ)配合物[Ru(bpy)(H₂iip)₂](ClO₄)₂{bpy=2,2′-联吡啶, H₂iip=2-(吲哚-3-基)-咪唑[4,5-f][1,10]-邻菲罗啉}的酵母RNA键合性质. 结果表明, 二者键合模式为嵌入键合, 其键合常数为7.09×10⁶ L/mol, 比小牛胸腺DNA的键合常数大, 且比同类配合物[Ru(bpy)₂(H₂iip)](ClO₄)₂的酵母RNA键合常数大.     

可见光驱动丰产金属卟啉类配合物催化的二氧化碳选择性还原反应

随着能源短缺和环境问题日益突出, 寻找清洁和可再生能源来替代化石燃料是本世纪科学家面临的最紧迫的任务之一. 为了实现我国“双碳”战略目标, 利用太阳能将二氧化碳(CO₂)转化为清洁燃料和化学品是实现社会可持续发展的途径之一. 催化剂是CO₂光还原技术的核心组成部分, 其可以吸附气态CO₂分子, 在可见光照射下将CO₂还原为一氧化碳(CO)、 甲酸(HCOOH)、 甲醇(CH₃OH)或甲烷(CH₄)等能源小分子. 目前, 新型CO₂还原光催化体系的开发取得了很好的进展. 本文综合评述了近年来均相及非均相丰产金属卟啉类催化剂在光催化CO₂还原中的研究进展, 并对在金属卟啉均相催化剂作用下, CO₂光还原为CO或CH₄的反应机理分别进行了介绍, 还讨论了金属卟啉基多孔有机聚合物与卟啉有机金属框架在光催化CO₂方面的重要应用. 最后, 对可见光驱动卟啉类金属配合物催化的CO₂还原的发展前景进行了展望.     

H2O2、金属离子等对Cr(Ⅵ)离子光催化还原及对敌敌畏农药光催化氧化的影响

以Cr(Ⅵ)离子、敌敌畏农药作为污染物的代表,研究了H₂O₂、金属离子等对Cr(Ⅵ)离子光催化还原及对敌敌畏农药光催化氧化的影响.结果表明,加入少量的H₂O₂对Cr(Ⅵ)离子的光催化还原起阻碍作用,对敌敌畏农药的光催化氧化起促进作用;加入少量的Cu²⁺对Cr(Ⅵ)离子光催化还原及对敌敌畏农药的光催化氧化均起促进作用;加入Zn²⁺、Na⁺对Cr(Ⅵ)离子及敌敌畏农药的光催化降解均无明显的影响;加入甲醇、甲苯对Cr(Ⅵ)离子的光催化还原起促进作用,对敌敌畏农药的光催化氧化起阻碍作用.探讨了H₂O₂、金属离子等对Cr(Ⅵ)离子光催化还原及对敌敌畏农药光催化氧化影响的机理.     

卟啉网状结构材料负载单原子的光催化CO2还原

基于刚性、多孔性和多功能性,以及模块化优化、合理的设计和集成、可调谐和光化学性能等优点,卟啉网状结构材料已被证明是金属单原子锚定的优良载体,并在CO₂光催化还原领域拓展了一种新的载体.我们主要总结了近5年来以反应卟啉网状结构材料为载体的单原子催化剂光催化CO₂还原反应的最新研究进展,提出并探讨了该多相催化剂光催化CO₂还原的应用前景以及面临的挑战.     

钌多吡啶配合物的合成及插入配体的位阻效应对键合DNA的影响

合成了2,3-二甲基-1,4,8,9-四氮三联苯(dmtatp)和2,3-二苯基-1,4,8,9-四氮三联苯(dptatp)两种新配体及它们与2,2′-联吡啶和钌(Ⅱ)的混配物[Ru(bpy)₂dmtatp]²⁺(1)和[Ru(bpy)₂dptatp]²⁺(2),用电子吸收光谱、稳态荧光、粘度测定和圆二色谱研究了配合物与小牛胸腺DNA的相互作用。结合我们以前对配合物[Ru(bpy)₂tatp]²⁺(3)(tatp为1,4,8,9-四氮三联苯)与小牛胸腺DNA的作用研究,得出配合物与DNA的键合强度顺序为:[Ru(bpy)₂tatp]²⁺>[Ru(bpy)₂dptatp]²⁺>[Ru(bpy)₂dmtatp]²⁺,这与插入配体的位阻效应的减少趋势相一致。同时,还测定了配合物与DNA的键合常数。     

TiO2光催化还原CO2

光催化还原CO₂技术在CO₂的治理与利用方面有着潜在的应用价值和良好的开发前景。该文简要综述了近年来用于光催化还原CO₂反应的TiO₂光催化剂材料,包括纯TiO₂催化剂、负载型TiO₂催化剂、金属改性TiO₂催化剂、半导体复合TiO₂催化剂和有机光敏化TiO₂催化剂等,并介绍了各类催化剂光催化还原CO₂的反应性能。     

模板法制备多孔Bi0.5La0.5VO4固溶体光催化还原CO2(英文)

光催化还原CO₂为有价值的化学品为缓解温室效应提供了理想的途径。本工作中,采用纳米球形SiO₂模板剂抑制光催化剂颗粒的生长从而合成高比表面积的多孔Bi_0.5La_0.5VO₄(BLV)固溶体光催化材料。得益于纳米SiO₂的限域效应,硬模板法制备的固溶体的粒径明显小于固相法制备的体相固溶体。N₂吸脱附测试结果显示950℃焙烧下制备的多孔BLV的比表面积为固相法的11.9倍。光催化CO₂还原活性评价表明多孔BLV-950固溶体的CO析出速率达0.58μmol?g^-1?h^-1,是体相BLV的3.9倍。这归因于多孔BLV较体相具有更高的载流子分离效率和更低的CO₂还原界面阻力。     

改性ZrO2负载钌氨合成催化剂的制备及其构效关系研究

由ZrO(NO₃)₂水解得到的ZrO(OH)₂水凝胶经碱液回流老化、焙烧后制备了改性ZrO₂载体材料,直接浸渍K₂RuO₄溶液,经还原后用于催化氨合成反应。并运用X射线衍射(XRD)、CO₂ 程序升温脱附(CO₂-TPD)、X射线荧光光谱 (XRF)、N₂物理吸附、H₂程序升温还原技术(H₂-TPR)和CO化学吸附对其进行了表征,重点考察了催化剂性能与载体性能间的构效关系。结果表明,KOH和NH₄OH溶液回流均可提高载体的比表面积,但是KOH回流制备的载体同时还具有较强的碱性,因此,负载钌以后表现出最佳活性。在425 ℃、5 MPa、空速为10 000 h^-1条件下,出口氨浓度为5.96%,分别较催化剂K-Ru/ZrO₂-NH₄OH、K-Ru/ZrO₂-CP和Ru/ZrO₂-NH₄OH提高了11%、143%和103%。与活性组分分散度相比,载体碱性强度对活性的促进作用更为明显。     

前驱体物相转变对浆态床合成甲醇催化剂活性的影响

采用并流共沉淀法, 通过考察老化温度, 研究CuO/ZnO/Al₂O₃催化剂前驱体晶相及组成的变化对浆态床催化合成甲醇的反应活性的影响. 结果表明, 前驱体的物相转变对浆态床合成甲醇活性影响显著, 单斜晶系锌孔雀石(Cu,Zn)₂CO₃(OH)2和斜方晶系绿铜锌矿(Cu,Zn)₅(CO₃)₂(OH)₆晶体是产生高活性催化剂的主要物相. 随着Cu²⁺/Zn²⁺进入Zn₅(CO₃)₂(OH)₆/Cu₂CO₃(OH)₂晶格, 离子同晶取代量增加, 催化剂前驱体中形成了固定铜锌比的锌孔雀石和绿铜锌矿物相. 焙烧后催化剂比表面积增大, CuO-ZnO固溶体协同作用加强, 浆态床催化合成甲醇的活性提高.     

一个嫁接有羧酸羟基乙基酯的二吡啶吩嗪Ru(II)配合物的合成、与DNA的相互作用以及溶剂变色性质的研究

合成并表征了一个新的Ru(II)配合物[Ru(bpy)₂(hedppc)](ClO₄)₂ {bpy＝2,2'-联吡啶, hedppc＝二联吡啶[3,2-a: 2',3'-c]吩嗪-11-羧酸(2-羟乙基)酯}. 通过紫外-可见吸收光谱、与溴化乙锭竞争实验、粘度测量和DNA裂解实验研究了配合物与小牛胸腺DNA的相互作用性质. 结果表明配合物以插入模式与DNA键合,键合常数K_b＝(6.99±1.34)×10⁶ mol^－1•L (s＝2.03±0.04)与母体配合物[Ru(bpy)₂ (dppz)]^2＋相近,但光致发光和溶剂变色等光学性质与[Ru(bpy)₂ (dppz)]^2＋有明显的差别.     

调节金属有机框架的配体场实现在工业电流密度下将CO2高选择性还原为碳氢化合物(英文)

电化学CO₂还原反应(eCO₂RR)利用可再生能源将CO₂转化为增值化学品,因而得到广泛关注.然而,目前已报道的电催化剂倾向于将CO₂转化为HCOOH和CO,而不是增值化学品.金属有机框架(MOF)由于具有较大的比表面积、可调的结构和丰富的活性位点,已被广泛应用于多相催化、气体储存和气体分离等领域.MOF是研究结构-性能关系的理想平台.金属多氮唑框架(MAF)是一类具有较好化学稳定性的MOF,但在电催化方面的研究很少.本文合成了三种具有相同四铜(Ⅱ)簇单元的金属多氮唑框架(Cu-BTP,Cu-BTTri和Cu-BTT),分别由吡唑、三氮唑和四氮唑衍生配体构成.配体的pKa值依次为H₃BTP (pKa=19.8)>H₃BTTri(pKa=13.9)>H₃BTT(pKa=4.9),表明与BTTri^3-和BTT^3-相比,BTP^3-具有最高的配体场强或配位能力.在相...     

在TiO2纳米阵列上电沉积RuO2用于CO2电还原

传统上,RuO₂/TiO₂复合电极制备是通过在TiO₂/Ti基体上多次涂覆含Ru前驱体溶液和随后热分解（TD）来实现的. 为克服上述方法中Ru用量大和利用率低之不足, 本工作主要基于循环伏安法（CV）在TiO₂纳米管阵列（TNA）上电沉积RuO₂制备RuO₂^CV/TNA复合电极. SEM、GIXRD和CV结果表明, 电沉积的RuO₂为无定型结构, 所制备电极中的Ru用量约为传统的RuO₂^TD/TNA电极中Ru用量的1/30. 尽管两电极催化CO₂还原产物的法拉第效率接近, 但是RuO₂^CV/TNA电极比RuO₂^TD/TNA电极展示了更高的还原电流, 较正的初始还原电位和更好的稳定性. 与磷酸盐缓冲溶液中电还原CO₂相比,RuO₂^CV/TNA电极在0.1 mol•L^-1 KHCO₃中电还原CO₂除生成更高法拉第效率的甲酸根和甲烷外,还检测到CO的生成.     

CO2加H2合成甲醇Cu－Zn－O催化剂表面化学态研究

应用XRD、ESR、URDS、XPS及XAES等手段研究了CO₂加H₂合成甲醇Cu-Zn-O催化剂在还原后和反应状态下的表面化学状态,结果表明,在还原及反应状态下,催化剂表面仅能检测到Cu⁰,而未发现稳定的Cu²⁺和Cu⁺存在;ZnO被部分还原产生低价锌Zn^2-δ(0<δ<2).关联活性测试结果认为,Cu⁰/Zn^(2-δ)+O构成CO₂加H₂合成甲醇反应的活性中心。