半导体复合物光催化剂在伯胺氧化偶联反应的催化性能研究

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亚胺涉及我们生活的多个领域,合成亚胺则是多相催化领域研究最多的有机合成反应之一,伯胺氧化偶联反应合成亚胺由于其原子经济性高的特点得到了广泛的应用。光催化合成亚胺因其绿色环保的优势逐渐在替代传统的有机合成方式。光催化剂的制备是光催化反应最重要的一环。因此,本文通过设计三种不同的光催化剂成功的应用于了伯胺氧化偶联反应之中。具体工作内容如下:(1)Ⅱ型硫化铟锌/二硫化钼(ZnIn2S4/MoS2)光催化剂的制备及性能探究本文结合化学剥离法和水热法制备了ZnIn2S4/MoS2复合物光催化剂,形成了Ⅱ型异质结,降低了单纯ZnIn2S4光生电子–空穴对的复合,从而促进了光催化伯胺氧化偶联反应的进行。在所制备的复合材料中,当MoS2添加量为10%时,催化性能最好,亚胺的收率及选择性分别为94.8%和97.6%,与纯ZnIn2S4和MoS2相比,活性得到了明显提升。(2)Z型氧化铁/氧化亚铜(α-Fe2O3/Cu2O)光催化剂的制备及性能探究本文通过水热法和沉淀法制备了Z型α-Fe2O3/Cu2O异质结复合光催化剂,并将其应用于伯胺氧化偶联反应中,Z型异质结中内部电场的形成可以有效促进电荷载流子的传递及分离,同时提升光催化剂的氧化/还原电势,拓宽半导体材料对于可见光的吸收,更加有效的利用太阳光。在Cu2O中添加了11wt%的α-Fe2O3后,亚胺的收率及选择性最高,达到了69.3%和89.7%,这表明构建了Z型异质结结构后有利于反应的进行。(3)Z型氧化铁/氮化碳/石墨烯(α-Fe2O3/g-C3N4/GO)光催化剂的制备及性能探究本文采用一步高温煅烧法成功合成了α-Fe2O3/g-C3N4/GO三元材料,α-Fe2O3的掺杂及石墨烯的加入可以同g-C3N4一起构建多级电子传输通道从而提高催化剂反应活性。伯胺氧化偶联反应表明本文中所合成的复合材料的光催化性能良好,且当α-Fe2O3的添加量为5wt%,石墨烯的添加量为3wt%时,反应活性最佳,其收率及选择性分别为76.9%和93%。也表明多级电子通道在光的存在下进一步加速了电子的跃迁及转移,同Z型结构共同促进了反应的进行。最后,对制备的光催化剂进行一系列必要的表征以阐明其性质及光催化反应机理。
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