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鉴于卟啉分子具有结构可控、高荧光量子产率、大的Stokes位移、相对长的吸收（λ>400nm）和发射（λ>600nm）波长等特性，可广泛应用于太阳能电池、离子检测以及光催化降解有机污染物等环境领域。本论文首先合成了4种不同取代基的自由卟啉和相应的铜卟啉，然后选用两种极性差异较大的自由卟啉作为荧光探针，对水中的痕量重金属离子（Zn2+和Cu2+）进行荧光检测。利用铜卟啉较强的可见光吸收特性，制备复合TiO2光催化剂，考察不同结构卟啉对TiO2光催化降解4-硝基苯酚的影响。主要进行以下几方面的工作：（1）合成5-（4-羟基苯基）-10,15,20-三苯基卟啉（H2POH）、5-（4-乙酯基亚甲氧基）苯基-10,15,20-三苯基卟啉（H2PCOOEt）、5-（4-羧基亚甲氧基）苯基-10,15,20-三苯基卟啉（H2PCOOH）、5,15-（4-羟基苯基）-10,20-二苯基卟啉（H2P2-OH）4种自由卟啉，及相应的铜（Ⅱ）卟啉。质谱、傅里叶红外光谱、紫外-可见吸收光谱、核磁共振氢谱等表征结果证明卟啉合成成功。其中，紫外-可见吸收光谱表明，不同取代基自由卟啉的紫外-可见吸收曲线差异较小，说明中位取代基的改变对卟啉分子内电子的跃迁方式影响较小。（2）利用极性差异较大的H2POH和H2PCOOEt两种自由卟啉用于水中Zn2+和Cu2+的痕量检测，结果显示，H2POH为荧光增强型探针，单独体系时，对Zn2+的检测灵敏度强于Cu2+，但选择性较低；H2PCOOEt为荧光猝灭型探针，单独体系时，对Zn2+和Cu2+的检测灵敏度都较强，对Cu2+有较高的选择性。对比两种探针的灵敏性和选择性，H2PCOOEt具有更高的应用前景。（3）利用合成的4种自由卟啉及4种铜卟啉敏化TiO2，制备得到8种复合光催化剂，并对其进行表征。X射线衍射的图谱说明，溶胶-凝胶法合成的TiO2呈现锐钛矿型，且卟啉敏化TiO2后，只存在于TiO2表面，并没有影响其晶型，对催化剂（101）面粒径比较结果显示，催化剂均为纳米型，所有卟啉对晶粒尺寸影响较小。扫描电镜和红外光谱数据都证明卟啉存在于TiO2表面。（4）利用卟啉-TiO2复合光催化剂降解4-硝基苯酚溶液，在金卤灯照射下，考察其光催化特性。研究发现，所有光催化反应均符合一级动力学方程。比较发现，CuPOH-TiO2、CuPCOOH-TiO2复合光催化剂的脱色效率较高，CuPCOOEt-TiO2复合光催化剂的脱色速率较快。（5）通过加入H2O2改变反应条件，研究不同催化剂中卟啉与H2O2对催化过程产生协同作用。结果表明，加入H2O2后的催化体系呈现4-硝基苯酚主体结构的破坏，产生大量的OH都需要在反应60min以后。比较发现，CuPOH、CuPCOOH与H2O2的协同催化效果最好，极性过大或者过小完全降解效果都不好，这也与前面未加H2O2时，其脱色效率规律类似。