论文部分内容阅读
本研究是哈尔滨市科技局科技创新人才研究专项资金(RC2009QN01705-3)和林业公益性行业科研专项经费(20090472)的部分内容。针对工业木质素具有甲氧基含量高、化学反应活性低的缺点,依据光电转化原理提高TiO2可见光催化性能,本论文制备了可以响应可见光激发的喹啉方酸菁/TiO2复合催化剂。与一般的可见光响应/TiO2复合催化剂比较,喹啉方酸菁/TiO2复合催化剂具有催化条件温和、可见光响应范围广、负载方法简单、成本低的优点。在可见光激发条件下,喹啉方酸菁/TiO2增加了碱木质素的羟基、羰基和羧基等活性基团并保留碱木质素的苯环结构。本文研究了喹啉方酸菁/TiO2催化剂的制备方法及表征、喹啉方酸菁/TiO2催化剂的性能评价及其对碱木质素的活化机制。合成了二羟基-喹啉方酸菁和二甲醚-喹啉方酸菁2种可见光敏化剂。结果表明,二羟基-喹啉方酸菁易溶于水,得率87.05%、纯度为98.6%；分子量为1063.2(三聚体),化学式为C72H50N6O4。二甲醚-喹啉方酸菁难溶于水,得率66.07%,纯度为99.6%；分子量为394.5,化学式为C26H22N2O2。在380nm～800nm响应区间,2种喹啉方酸菁可见光的吸收性能显著高于TiO2。制备了响应可见光激发的喹啉方酸菁/TiO2复合催化剂。以浸渍法和烧结法分别将二羟基-喹啉方酸菁和二甲醚-喹啉方酸菁负载于纳米TiO2表面制备了2种喹啉方酸菁/TiO2催化剂；结果表明,二羟基-喹啉方酸菁催化剂对气体苯的催化呈一级反应。二甲醚-喹啉方酸菁/TiO2在反应初期对气体苯的催化呈一级反应。喹啉方酸菁/TiO2在活化过程中可生成具有催化活性的超氧自由基、单线态氧、羟基自由基,证实光电转化原理可以应用于提高TiO2可见光催化性能的研究。研究了喹啉方酸菁/TiO2-可见光催化剂对碱木质素的活化作用和活化机制。考察了活化碱木质素的抗氧化性和吸附性能；探讨了喹啉方酸菁/TiO2-可见光协同技术对碱木质素的活化机制。结果表明,活化后的碱木质素总羟基含量为9.4%,较碱木质素提高18%。在酸性环境下pH=5时活化碱木质素的溶解度是碱木质素的16.32倍。活化碱木质素降解液对[DPPH"]和[O2-·]的清除率均能达到常见抗氧化剂BHT自由基清除率的80%以上。活化木质素进行Cu2+的吸附性能测定优于碱木质素,吸附量为6.65mg/g,碱木质素对Cu2+的吸附量为3.28mg/g。综上,本论文证实光电转化原理可以应用于提高TiO2可见光催化性能的研究。喹啉方酸菁/TiO2-可见光协同技术对碱木质素的活化效果较好。喹啉方酸菁/TiO2活化碱木质素的研究为提高碱木质素反应活性提供了一种新方法。