【摘 要】
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共价有机框架(Covalent Organic Frameworks,简称为COFs)是一种由碳、氮、氧、硼等轻原子通过共价键构筑而成的晶态多孔材料。因高的孔隙率、大的比表面积、优异的化学稳定性和热稳定性、延伸的π共轭骨架和易调的结构等优点,COFs在光催化降解有毒化学物质的应用领域已崭露头角。芥子气(双(2-氯乙基)硫醚,也被称为HD)是目前生产、储存且使用量最多的化学战剂之一,可对皮肤、眼睛和
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共价有机框架(Covalent Organic Frameworks,简称为COFs)是一种由碳、氮、氧、硼等轻原子通过共价键构筑而成的晶态多孔材料。因高的孔隙率、大的比表面积、优异的化学稳定性和热稳定性、延伸的π共轭骨架和易调的结构等优点,COFs在光催化降解有毒化学物质的应用领域已崭露头角。芥子气(双(2-氯乙基)硫醚,也被称为HD)是目前生产、储存且使用量最多的化学战剂之一,可对皮肤、眼睛和呼吸系统造成急性或慢性伤害。选择性将HD氧化成亚砜是一种有效的脱毒方法。单线态氧(1O2)作为一种温和而有效的HD脱毒氧化剂,可以通过光敏剂在光的照射下由基态变为激发态,激发态的能量传递给周围的氧气而产生。本论文中,通过调控光敏构筑单元来调控COFs光催化降解芥子气模拟物2-氯乙基硫醚(CEES)的性能,并研究了 COFs中键合方式与其光化学性质之间的关系,具体研究内容如下:一、在第二章中,以四苯乙烯基光敏构筑单元成功合成了一种由亚胺连接的新型COFs材料,即TPE-D COF,并与文献报道的缩醛胺连接的四苯乙烯基COFs(Aminal-COF-1)进行了光催化降解CEES活性的对比。实验结果表明Amianl-COF-1降解CEES活性优于TPE-D COF。根据3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)氧化实验,Amianl-COF-1的氧化活性高于TPE-D COF,可以产生一定量的活性氧物种1O2,而TPE-D COF基本上不产生活性氧。本研究结果显示COFs中构筑单元之间不同的连接方式可能导致光催化性能存在较大差异。二、第三章中以卟啉为光敏单元成功构筑了一种由缩醛胺连接的新型COFs材料,即Por-Aminal-COF。Por-Aminal-COF对比于传统亚胺连接的Por-COF和COF-366对CEES表现出优异的光催化降解活性,其降解CEES的半衰期为5 min。通过TMB氧化实验、电子自旋共振波谱和9,10-二甲基蒽的荧光淬灭实验,证实了 Por-Aminal-COF产生1O2的能力强于Por-COF和COF-366。为进一步分析COFs键合方式与光化学性质之间关系,使用瞬态吸收光谱进行机理研究。结果表明Por-Aminal-COF独特的键合方式使得大量的激发态电子通过系间窜越到激发三重态,增强了其与基态氧气发生能量转移产生1O2的能力,从而使其表现出比Por-COF和COF-366更为优异的CEES降解效率。该研究为通过调控键合方式来优化COFs的光催化性能提供了实验指导。
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