卟啉-酞菁的合成及其敏化TiO2光催化降解有机物的研究

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:MAOMAO1002333141
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水是人类生活和工农业生产不可或缺的自然资源,随着人口的持续增长和工农业生产的发展,水污染问题日益突出。TiO2因其具有强的氧化还原能力、高化学稳定性及环保无毒的特性,在环境治理过程中,它可把污染物氧化成二氧化碳和水,因而从一开始就受到各国的高度重视。然而TiO2的禁带宽(3.2ev)较宽,只能吸收太阳光中的4%的紫外光部分,因此,需要对TiO2进行改性,提高其对可见光的利用率。而敏化剂敏化是一种既简单又有效的方法。卟啉和酞菁因其在众多高科技领域的应用而得到详细研究,这些应用包括作为催化剂、半导体材料、非线性光学器件、液晶材料、光敏剂等。近些年来卟啉和酞菁作为光敏剂在光催化降解有机污染物方面显示出极大的潜力,TiO经卟啉或酞菁敏化后可以将吸收波长拓展到可见光区,从而大大提高光催化量子效率。随着研究的深入,这种有机/无机复合材料显示出越来越广阔的应用前景。   本文采用经典的Adler-longo合成法,合成了5-(4-羟基苯基)-10,15,20-三(4-甲氧羰基苯基)卟啉MeOCOPPH2、5-(4-羟基苯基)-10,15,20-三(3,4,5-三甲氧基苯基)卟啉MeOPPH2以及5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉TCPP。采用DBU法合成了5,10,15,20-四(4-羧基苯氧基)酞菁锌p-HPcZn。以5-(4-羟基苯基)-10,15,20-三(4-甲氧羰基苯基)卟啉MeOCOPPH2和5-(4-羟基苯基)-10,15,20-三(3,4,5-三甲氧基苯基)卟啉MeOPPH2为原料,采用DBU法合成了两种以氧原子相连的卟啉-酞菁化合物(POPPZn-O-PcZn和MeOPPZn-O-PcZn),并用高分辨质谱和1HNMR谱对其结构进行了表征。通过测定紫外-可见吸收光谱,研究了两种卟啉-酞菁化合物的光物理和光化学性质,结果表明该两种化合物在整个紫外-可见光区都有强的光吸收。将合成的卟啉(TCPP)、酞菁(p-HPcZn)及两种卟啉-酞菁(POPPZn-O-PcZn和MeOPPZn-O-PcZn)负载到TiO2上,制备了卟啉、酞菁及卟啉-酞菁敏化的TiO2光催化剂,通过光降解罗丹明B的实验,考察了不同敏化剂敏化的TiO2催化剂在可见光照射下对罗丹明B的光催化降解活性。研究结果表明在相同条件下经卟啉、酞菁及卟啉-酞菁敏化过的TiO2光催化剂对罗丹明的降解效率明显高于未敏化的TiO2,同时发现敏化剂的负载量对TiO2光催化剂的催化效果有重要的影响,Zn-TCPP-TiO2、p-HPcZn-TiO2、POPPZn-O-PcZn-TiO2、MeOPPZn-O-PcZn-TiO2四种光催化剂的负载量分别为6μmol/g、6μmol/g、6μmol/g、3μmol/g时的光催化降解率最好。
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