Photocatalytic Conversion of Benzyl Alcohols/Methyl Arenes to Aryl Nitriles via H-Abstraction by Azide Radical

This report presents the visible-light-assisted synthesis of aryl nitriles from easily accessible alcohols or methyl arenes in the presence of O₂. Organic photoredox catalyst, 4CzIPN (1,2,3,5-tetrakis(carbazol-9-yl)-4,6-dicyanobenzene), induces single electron transfer (SET) from azide N₃⁻ and generates azide radical N₃⋅.The photogenerated N₃⋅ abstracts H atom from α-C−H bond of benzylic system, which provides aldehyde and hydrazoic acid (HN₃) in situ. This reaction subsequently forms azido alcohol intermediate that transforms into nitrile with the assistance of triflic acid (Brønsted acid). A range of alcohols and methyl arenes successfully underwent cyanation at room temperature with good to excellent yields and showed good functional group tolerance.     

具有分级纳米结构的In2S3/CdIn2S4在可见光下催化苯甲胺的氧化偶联反应

采用以太阳光为能源、半导体材料为催化剂的催化体系将胺类化合物转化为相应的亚胺类化合物的方法是一种理想的有机合成手段.为了探索这类反应更温和的反应条件及更清晰的反应机理，本工作以NH₂-MIL-68（In）和硫脲为前驱体制备了In₂S₃分级纳米管，并进一步采用热离子交换的方法制备了In₂S₃/CdIn₂S₄纳米管复合材料.采用粉末X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）、荧光光谱（PL）和电化学阻抗谱（EIS）等分析手段对催化剂的结构、形貌、光电性质等进行了表征.实验结果显示，In₂S₃和CdIn₂S₄间有效异质结降低了In₂S₃/CdIn₂S₄复合材料的光生载流子的复合效率，使In₂S₃/CdIn₂S₄具有较高的催化活性.催化剂的活性测试实验结果证明，In₂S₃和CdIn₂S₄间有效异质结和分级结构间的协同作用使In₂S₃/CdIn₂S₄纳米复合材料可作为一种有效的光催化剂催化氧化苯甲胺的偶联反应.活性物种捕获实验证明该反应是由光生空穴（h⁺）引发的.此外，此研究发现苯甲胺的氧化偶联反应同时可以在氧气或氮气条件下发生，打破了该反应必须要有氧气参与的束缚，拓展了苯甲胺氧化偶联反应的适用范围.循环实验结果显示，催化剂可循环使用五次，证明该催化剂具有较好的稳定性.     

可见光催化剂S/TiO2的制备与表征

The sulfur-doped titanium dioxide (S/TiO₂) was prepared by calcinations. The photocatalytic decomposition of benzoic acid solution was carried out under simulated sun light; the photocatalytic activity is 2.7 times of TiO₂. The results of XRD show that the sulfur can restrain the crystallization transformation of TiO₂ from anatase to rutile, although the calcinations temperature has attained 500 ℃, the crystallization still is anatase entirely. The responsive wavelength range of S/TiO₂ was shifted; it has obvious absorption in the region from 320 to 550 nm. The S (S⁶⁺) substituted for some of the lattice titanium atoms in S/TiO₂. At the same time the XRF also prove the formation of S⁶⁺ and the atomic content is 2.13%.     

微波水热两步法合成高可见光响应Ag2S/ZnO及其光催化性能、机理

在不同的制备条件下,通过微波水热两步法获得了一系列Ag₂S/ZnO光催化剂,采用X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis/DRS)、扫描电子显微镜(SEM)和N₂吸附-脱附等测试手段对产物结构和形貌进行了表征。结果表明,产物以六方纤锌矿ZnO为主,其晶型结构并未随着反应温度和Ag₂S物质的量的增加而改变。Ag₂S的引入显著增强了光催化剂在可见光区的吸收,使吸收边带发生红移,同时抑制了ZnO(001)晶面的生长。另外,所得产物的形貌随着Ag₂S物质的量的增加从爆米花状转变为少量的柱体颗粒,且BET比表面积经过复合后明显减小。以罗丹明B为目标降解物,研究并比较了一系列Ag₂S/ZnO光催化剂对罗丹明B的光降解性能。结果表明,n_Ag2S/n_ZnO为1:10时,光催化剂在紫外光、可见光和模拟日光的照射下具有最好的光催化效果,优于目前应用最广泛的市售P25。另外,所制备的光催化材料Ag₂S/ZnO经4次循环使用后,其降解效率没有明显下降,表明该催化材料具有一定的光催化稳定性。经捕获实验研究发现,在Ag₂S/ZnO的光催化反应中空穴起主要作用,并根据绝对电负性估算了复合材料Ag₂S/ZnO的能带位置,据此提出了可能的光催化反应机理。     

新型多吡啶Pt(Ⅱ)配合物可见光催化的N-苯基四氢异喹啉交叉脱氢偶联反应

本文合成了一种在水中和有机相中均有良好溶解性的新型多吡啶Pt(Ⅱ)配合物[Pt],并利用[Pt]作光催化剂,研究了N-苯基四氢异喹啉的可见光催化交叉脱氢偶联反应。在空气和室温条件下,高效实现了N-苯基四氢异喹啉和硝基烷烃在纯水相和有机相中的交叉脱氢偶联:在水相中,偶联反应的产率在81%以上;在有机相中,光照1h底物完全转化,对于不同取代基的N-苯基四氢异喹啉和硝基烷烃均得到几乎定量的偶联产物,产率大于97%。光催化剂[Pt]表现出的优异催化活性,为可见光催化活化C—H键提供了高效便捷的方法,拓展了水相进行的高效交叉脱氢偶联反应。     

Disulfide-Catalyzed Visible-Light-Mediated Oxidative Cleavage of C=C Bonds and Evidence of an Olefin–Disulfide Charge-Transfer Complex

A photocatalytic method for the aerobic oxidative cleavage of C=C bonds has been developed. Electron-rich aromatic disulfides were employed as photocatalyst. Upon visible-light irradiation, typical mono- and multi-substituted aromatic olefins could be converted into ketones and aldehydes at ambient temperature. Experimental and computational studies suggest that a disulfide–olefin charge-transfer complex is possibly responsible for the unconventional dissociation of S−S bond under visible light.     

基于非富勒烯电子受体的半透明有机太阳能电池

半透明有机太阳能电池以其独特的光电特性在建筑集成光伏上具有广阔的应用前景。非富勒烯小分子受体近几年发展十分迅速。其中,基于非富勒烯小分子受体的半透明有机太阳能电池具有较高的光电转换效率和平均可见光透过率,因而得到了广泛关注。本文总结了近几年来非富勒烯受体型半透明有机太阳能电池的最新研究进展,探究活性层材料设计及器件构型优化对半透明有机太阳能电池的影响,希望为半透明有机太阳能电池在今后研究中新材料体系的优选提供一定的参考。     

粉煤灰漂珠负载Bi2WO6复合材料的制备及光催化性能研究

以工业固体废弃物粉煤灰漂珠(fly ash cenospheres,FACs)为载体,采用水热法制备了新颖的漂珠负载Bi2WO6复合材料(Bi2WO6/FACs),通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),X-射线光电子能谱(XPS),和紫外-可见漫反射光谱(DRS)技术对其进行了表征。XRD数据显示了正交相Bi2WO6的特征衍射峰。DRS结果证实了引入FACs后Bi2WO6对可见光的吸收增强。在可见光的照射下,以亚甲基蓝溶液的光催化降解评价了Bi2WO6/FACs复合材料的光催化性能。结果表明:Bi2WO6/FACs的光催化性能优于纯Bi2WO6的,其一级反应速率常数(k)为后者的2.4倍。尤其是由于漂珠质轻中空的特性,Bi2WO6/FACS复合光催化剂可长时间漂浮于水面,既能充分吸收光能,又有利于催化剂的回收和重复利用。     

可见光“全”分解水的类纳光电化学(PEC)电池模型

本文在对新型TiO2的光、电性质和形貌学研究基础上,首次提出"可见光‘全’分解水的类纳PEC电池模型",将水的redox反应分别放在新型TiO2纳米管内、外表面上进行。模型还提出以合适电化学性质的可变价金属氧化物作为放氧催化剂,表面晶格氧参与放O2过程,克服"全"光解水中四电子转移放O2的困难。此模型期望更多同行进行探索、验证。     

室温下制备以{211}晶面为主的Ti1-xVxO2薄膜及其可见光催化性能

以金属Ti和V作为靶材,采用直流反应共溅射技术在室温下制备了以{211}晶面为主的锐钛矿相Ti_1-xV_xO₂薄膜,研究了不同V靶功率对Ti_1-xV_xO₂薄膜的薄膜成分、晶相结构和可见光催化性能的影响。研究表明,Ti_1-xV_xO₂薄膜的晶相结构为锐钛矿相,择优取向为(211),而结晶度受V靶功率的影响。随着V靶功率的增加,薄膜中V元素含量逐渐增加,同时,晶粒和沉积速率也逐渐增加。另外,当V靶功率为150W时,薄膜的表面粗糙度值有一个最大值。V的掺杂导致薄膜的能带间隙变窄,对光的吸收向可见光区偏移,从而有效地改善了薄膜的可见光催化能力。当V靶功率为150W时,Ti_1-xV_xO₂薄膜的能带间隙值为2.82eV,其在2h的可见光照射下分解了80%的RhB染料。这被归结于能带间隙窄,高能晶面{211}和结晶度高的共同作用。