【摘 要】
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有机合成是现代化学合成中最常见且不可缺少的,然而,传统的有机合成过程不仅消耗大量的化石能源,还伴随着大量污染物的排放,造成严重的能源危机和环境问题,利用太阳能作为有机合成的动力是解决上述困境的最有效途径之一。层状双金属氢氧化物（LDHs）,简称水滑石,是一类二维阴离子型粘土材料,由带正电的主体层板和层间阴离子组成,是一种新兴的光催化剂,制造成本低。水滑石具有主体层板阳离子和层间阴离子可调、主客体相
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有机合成是现代化学合成中最常见且不可缺少的,然而,传统的有机合成过程不仅消耗大量的化石能源,还伴随着大量污染物的排放,造成严重的能源危机和环境问题,利用太阳能作为有机合成的动力是解决上述困境的最有效途径之一。层状双金属氢氧化物（LDHs）,简称水滑石,是一类二维阴离子型粘土材料,由带正电的主体层板和层间阴离子组成,是一种新兴的光催化剂,制造成本低。水滑石具有主体层板阳离子和层间阴离子可调、主客体相互作用可调、层板电荷密度可调、尺寸厚度可调和形貌可调等诸多优点,然而采用共沉淀法、水热法和电沉积法合成的水滑石易堆叠,暴露的活性位点少,传质阻力大,极大地限制水滑石作为光催化剂的应用。近年来,金属有机框架材料（Metal-organic frameworks,MOFs）作为一类新型的无机-有机杂化材料得到迅速发展,在光催化领域具有广泛的应用,而且MOFs本身的金属节点和形貌为合成具有特定形貌的水滑石提供了模板和金属源。本文以八面体形貌结构的NH2-MIL-125（Ti）为模板,采用原位生长策略并结合水热法,构筑NH2-MIL-125（Ti）@LDHs复合材料,并探究其在光催化有机合成中的应用。本文的研究内容如下:1.NH2-MIL-125（Ti）@Zn Ti-LDHs复合材料的设计及其光催化二甲基硫制备二甲基亚砜性能的探究。首先采用水热法合成了具有八面体结构的NH2-MIL-125（Ti）,然后采用原位生长策略结合水热法构筑NH2-MIL-125（Ti）@Zn Ti-LDHs复合材料。通过FT-IR、XRD、SEM、TEM和XPS等技术对NH2-MIL-125（Ti）@Zn Ti-LDHs的形貌和化学结构进行分析。结果表明,经过刻蚀后形成的Zn Ti-LDHs与NH2-MIL-125（Ti）交错相接,而且Zn Ti-LDHs层间阴离子为2-氨基对苯二甲酸阴离子。选取二甲基硫光氧化合成二甲基亚砜为模型,系统探究NH2-MIL-125（Ti）@Zn Ti-LDHs的催化性能。在λ＞320 nm,光照时间为11 h的反应条件下,二甲基硫的转化率达到99.90%,二甲基亚砜的选择性可达到96.47%,其光催化性能明显优于NH2-MIL-125（Ti）和Zn Ti-LDHs,这得益于NH2-MIL-125（Ti）@Zn Ti-LDHs中相互交错的NH2-MIL-125（Ti）和Zn Ti-LDHs促进了电子的转移,且其能带结构能够产生高活性的~1O2和·O2?,从而加速反应的进行。最后,NH2-MIL-125（Ti）@Zn Ti-LDHs经5次循环后,选择性和转化率未发生明显变化,表现出良好的催化稳定性。2.NH2-MIL-125（Ti）@Ni Co-LDHs复合材料的设计及其光催化苯甲醇制备苯甲醛性能的探究。在上一章的工作中,由于NH2-MIL-125（Ti）被刻蚀的较为严重,导致体系的光吸收能力较低,针对这个问题,我们采用MOFs-On-MOFs策略,在NH2-MIL-125（Ti）的表面生长ZIF-67达到保护NH2-MIL-125（Ti）目的,并将ZIF-67转化为Ni Co-LDHs,最终得到NH2-MIL-125（Ti）@Ni Co-LDHs复合材料。通过FT-IR、XRD、SEM、TEM和XPS等技术对NH2-MIL-125（Ti）@Ni Co-LDHs的形貌和化学结构进行分析。结果表明,NH2-MIL-125（Ti）表面的ZIF-67成功转化为Ni Co-LDHs,且NH2-MIL-125（Ti）的形貌和结构保持完好。选取苯甲醇氧化合成苯甲醛为模型,系统探究NH2-MIL-125（Ti）@Ni Co-LDHs的催化性能。结果表明,在λ＞400 nm的光照条件下,苯甲醇的转化率达到51.20%,苯甲醛的选择性达到99.00%,其催化性能明显优于Ni Co-LDHs和NH2-MIL-125（Ti）,这归因于Ni Co-LDHs和NH2-MIL-125（Ti）之间的协同作用提高光生电荷的分离效率和电荷转移效率,NH2-MIL-125（Ti）@Ni Co-LDHs的导带电位更有利于产生·O2?。催化剂经过5次循环实验后,苯甲醇的转化率和苯甲醛的选择性未出现明显的下降,NH2-MIL-125（Ti）@Ni Co-LDHs表现出良好的催化稳定性。
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