介孔分子筛负载金属酞菁的制备及模拟酶催化研究

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本文主要以3,6-二羟基邻苯二甲腈为原料合成了金属酞菁配合物的前驱体:3,6-二丁氧基邻苯二甲腈和3,6-二己氧基邻苯二甲腈,并通过核磁共振氢谱(1H NMR)和红外光谱(IR)对其进行了表征。利用DBU液相催化法合成了八种金属酞菁配合物:α-八丁氧基酞菁镍、α-八丁氧基酞菁钴、α-八丁氧基酞菁铜、α-八丁氧基酞菁锌、α-八己氧基酞菁镍、α-八己氧基酞菁钴、α-八己氧基酞菁铜和α-八己氧基酞菁锌,并对所得的金属酞菁配合物通过红外光谱、紫外-可见吸收光谱等现代物理化学手段进行了表征。采用浸渍法将八种金属酞菁分别负载到介孔分子筛SBA-15和MCM-41上,获得b-NiPc/SBA-15、b-CoPc/SBA-15、b-CuPc/SBA-15、b-ZnPc/SBA-15、b-NiPc/MCM-41、b-CoPc/MCM-41、b-CuPc/MCM-41、b-ZnPc/MCM-41、h-NiPc/SBA-15、h-CoPc/SBA-15、h-CuPc/SBA-15、h-ZnPc/SBA-15、h-NiPc/MCM-41、h-CoPc/MCM-41、h-CuPc/MCM-41、h-ZnPc/MCM-41等十六种酞菁分子筛复合催化剂,并采用红外光谱、N2吸附等方法进行表征。以SBA-15和MCM-41负载金属酞菁催化剂,进行了巯基乙醇溶液氧化速率的性质研究:考察pH值、催化剂类型、催化剂用量、底物浓度以及反应温度对催化效果的影响,并对其进行动力学和热力学规律的探索。实验结果表明:在相同的催化条件下,所制得的催化剂均表现出良好的催化性能,且符合酶催化氧化反应的特征,遵循米氏方程动力学规律。对于同重金属负载的不同种分子筛,MPC/SBA-15的催化活性优于MPC/MCM-41;对于不同种金属催化速率依次为:CuPc> CoPc> NiPc> ZnPc。以催化效果最好的CuPc/SBA-15为代表,其米氏常数和最大反应速率分别为27.23mmol·L-1和1.72×10-4L·min-1,该催化反应属于吸热反应,其活化能Ea为29.17kJ·mol-1
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