基于能量转移的无机金属类和有机碳类光氧化剂的构建

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:lgxbyc1
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科学技术发展的日新月异在为人类社会带来了巨大的物质财富和璀璨的人类文明的同时,也消耗了大量的能源。由此,能源短缺和环境污染问题已成为当今世界亟待解决的两大难题。太阳能因其储量大、可再生、清洁的特点受到世界各国的广泛重视,有效利用太阳能的关键之一就在于如何设计合成高效的光催化剂。在太阳能光化学转化方面,能量传递和电子转移起着基础性的重要作用。但是,大多数光敏剂的电子转移和能量传递效率较低,限制了其在光催化领域的发展。因此,构建高效的光敏剂调控光催化过程中的电子转移和能量传递过程,是高效利用太阳能的关键。本论文以溶剂热和自组装的方法分别制备了双金属材料(Co Mo)、共价有机框架(COFs)以及氮化碳与苝酰亚胺的复合材料(g-C3N4/PDINH),并将其运用于光催化氧化中,并进一步探究了其能量转移、电子转移的机理,主要研究内容如下:首先,以硝酸钴和钼酸钠为原料,利用溶剂热的合成方法,成功合成了不同温度下的双金属Co Mo材料。通过ESR测试,可知Co Mo材料能够产生~1O2,并显示出优异的光催化氧化1,5-DHN性能,Co Mo材料可在2 h内得到46%的胡桃醌产率,机理表明能量转移促进了光氧化1,5-二羟基萘。其次,以三醛基间苯三酚和联苯胺为原料,以溶剂热的方法制备了D-A结构的COF-Tp BD。ESR测试表明COF-Tp BD材料能在光照下产生~1O2,且在光催化氧化1,5-二羟基萘的过程中具有优异的性能,在75 min内胡桃醌收率为35%,机理表明能量转移促进了光氧化1,5-二羟基萘。最后,以石墨相氮化碳和苝酰亚胺为原料,以自组装的方法制备了复合材料g-C3N4/PDINH,该材料通过ESR测试表明其能够产生~1O2和O2·-,并在光催化氧化硫醚的反应中表现出了良好的催化性能,在16 h内硫醚转化为亚砜的选择性为99%,产率为97%,相比纯的氮化碳,产率提升了1.34倍,机理表明能量转移和电子转移协同作用光催化氧化硫醚。
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