卟啉衍生物的制备及其光催化性质研究

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卟啉及其衍生物是一种特殊的光敏剂,其特有的光电性能使得这种光敏剂可以对可见光进行高效吸收,被广泛应用于光催化领域。卟啉及其衍生物能够作为光催化剂用于光催化降解有机废水。卟啉及其衍生物的自组装体具备独特的光化学性质和光物理性质,通过自组装原理控制纳米晶体的形状和尺寸,可以进一步调节卟啉及其衍生物的光催化性能。共轭多孔聚合物(CPPs)是一种多功能的新型光催化剂,其特有的共轭扩展结构和能带带隙,可以使得CPPs材料表现出对可见光的强捕获能力。同时,对CPPs材料在宏观层面上进行研究,通过对CPPs材料在形貌、孔径、比表面积以及官能团等方面的设计,也可以提高CPPs材料的光催化反应效率。研究结果如下:1.我们根据Adler法合成5,10,15,20-四苯基卟啉(TPP),并对TPP进行改性,成功合成出5-(4-氨基)苯基-10,15,20-三苯基卟啉(MAPP)。我们根据Adler法合成5,10,15,20-四(4-氨基苯基)卟啉(TAPP)及其金属卟啉衍生物5,10,15,20-四(4-氨基苯基)铜卟啉(Cu TAPP)。2.我们将MAPP与对苯二甲醛和三聚氯氰反应,形成卟啉基聚合物DP和TP,基于自组装原理,将包括单体在内的三种卟啉衍生物制备成自组装体SAM、SAD和SAT,并通过各种结构表征方法进行验证。在可见光条件下,研究了上述卟啉衍生物及其自组装体对Rh B的光催化降解性能。光催化剂SAT在光催化降解过程中具有良好的光催化性能和循环稳定性,经过5次催化降解循环过后依然能降解91%的Rh B。通过研究SAT在光催化过程中产生的活性物质,发现了参与光催化作用降解过程的活性物质包括·OH、h+和·O2-,其中·O2-发挥主要作用。3.我们利用威廉姆森醚化反应合成了2,4,6-三(4-甲酰基苯氧基)-1,3,5-三嗪(FT)。以FT为连接剂,以TAPP和Cu TAPP为单体,通过席夫碱反应,合成了两种共轭多孔聚合物H2TFT-CPP和Cu TFT-CPP,并通过各种结构表征方法进行验证,证明H2TFT-CPP和Cu TFT-CPP的成功合成。在黑暗条件下,研究了H2TFT-CPP和Cu TFT-CPP对Rh B的吸附性能,其中,Cu TFT-CPP具有良好的吸附性和吸附循环稳定性。在可见光条件下,研究了H2TFT-CPP和Cu TFT-CPP对Rh B的光催化降解性能,其中Cu TFT-CPP具有良好的光催化降解性能和光催化循环稳定性。通过研究Cu TFT-CPP光催化过程中的活性物质,发现了参与光催化作用降解过程的活性物质包括·OH、h+和·O2-,其中·O2-发挥主要作用,另外,参与光催化作用降解过程的活性物质还包括~1O2。
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