光降解和光氧化的机理
药物降解途径及机理分析
药物降解
Oxidative Degradation（氧化降解）
分类：1）烯丙 基和苄基型位置 容易被自由基夺 氢类药物 举例：洛伐他汀
辛伐他汀
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药物降解
Oxidative Degradation（氧化降解）
分类：2）容易被过氧化物去除双键类药物 举例：替加滨、吲哚
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药物降解
Oxidative Degradation（氧化降解）
如络合剂，表面活性剂和赋形剂等。 机理：
15
药物降解
Hydrolytic Degradation（水解降解）
分类：1）酯类药物 举例：阿司匹林
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药物降解
Hydrolytic Degradation（水解降解）
分类：2）内酯类药物 举例：辛伐他汀 罗红霉素
罗红霉素 17
药物降解
Hydrolytic Degradation（水解降解）
分类：3）酰胺类药物 举例：
3个α1-肾上腺素受体拮抗剂
消炎痛
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药物降解
Hydrolytic Degradation（水解降解）
分类：4）β-内酰胺类药物（ 头孢他啶） 举例：
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药物降解
Hydrolytic Degradation（水解降解）
分类：4）β-内酰胺类药物 举例：氨基青霉素
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药物降解
5
药物降解
方法：使用LC和LC-MS鉴定降解产物的策略
6
药物降解
图谱：缬沙坦的MS/TOF光谱图
7
药物降解
解析：缬沙坦的裂解途径8源自药物降解图谱：缬沙坦的降解产物的MS/TOF光谱图
分子离子峰：352，碎片峰：306,235,207,180，在缬沙坦 裂解途径中很容易找到相对应e，DP-1可以确认为e。
光催化降解有机污染物的机理和反应动力学研究
光催化降解有机污染物的机理和反应动力学研究近年来, 环境问题愈演愈烈，其中有机污染物的问题尤为严重。
而光催化降解有机污染物作为一种新型的环保技术，正逐渐成为研究的热点。
本文介绍了光催化降解有机污染物的机理和反应动力学研究的最新进展。
一、光化学反应机理光催化降解有机污染物是靠催化剂、光源和有机污染物之间的复杂反应来实现的。
通常，催化剂是指氧化性或还原性强的复合氧化物，例如TiO2、ZnO和Fe2O3等。
在催化物的表面，光催化反应被分为两个阶段，第一步是光激发，即光子被催化物中的电子吸收，使电子升级，催化剂的价带被填满，同时导带获得一个空穴。
在第二步中，空穴和电子被分离并移动至催化剂的表面。
该过程产生了一系列化学反应，包括氧化还原等。
最终生成水和CO2等无害物质。
二、反应动力学在进行光催化降解有机污染物的实验时，研究人员经常关注的是反应编号、曲线和速率等反应动力学参数。
实验结果表明，反应物浓度、光照强度、温度和催化剂种类均对反应动力学参数有影响。
通常情况下，反应速率常数k为反应动力学参数的衡量标准。
由于复杂的反应机理和外部机制的干扰，使得反应动力学的研究难度增加。
研究人员通常采用数学模型，包括反应速率常数、反应动力学方程和批处理反应等方法，来研究反应动力学。
最近几年，研究人员已经开发了新的研究技术，包括计算流体力学模拟、小角度散射、拉曼光谱、X射线光电子能谱等。
这些新的技术不仅使得反应动力学的研究更加精确，同时也能够提高反应的效率和稳定性。
三、研究进展随着科技的不断进步，光催化降解有机污染物的机理和反应动力学研究也取得了巨大的进展。
在反应机理的研究方面，未来的发展重点是寻找新型的催化剂，并探索新的反应机理；在反应动力学方面，将进一步探究反应条件和反应剂类型对反应速率的影响，并进一步提高光催化反应的效率和稳定性。
总之，在光催化降解有机污染物的机理和反应动力学研究方面，我们正处于不断发展的阶段。
未来的研究，将进一步深入挖掘光催化降解技术的内在机理和性质，以期实现更高效、更环保的光催化降解过程。
高分子材料的光降解和光氧化过程
高分子材料的光降解和光氧化过程摘要：高分子材料是现代社会广泛应用的全能新材料，它为现代社会的发展奠定了重要的基础，为高科技的不断创新提供了不竭动力。
高分子材料在自然环境中暴露,就会逐渐发生老化,引起老化的外界因素有日光、臭氧、氧、雨、雪、温度、湿度等。
本文分析了高分子材料的光降解和光氧化过程。
关键词：高分子材料；光降解；光氧化过程日光辐射的紫外光能量是引发高分子材料光氧老化的主要因素。
通常日光在空间的能量分布可以延伸到2 00毫微米以下,但是由于大气臭氧层的吸收作用,使到达地球表面辐射能的波长,几乎都在29 0毫微米以上一、高分子材料的概述生命体是由高分子组成的，高分子是由数个原子共价键链接的大分子，高分子的分子量具有数量多、易分散的特点。
我们通常把有相对较高分子质量的高分子化合物看作高分子材料的基础。
高分子材料无处不在，例如纤维（丙纶、涤纶、棉纶、腈纶）、橡胶（乙丙橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶）、塑料（PS、PE、PVC、PP）等等，高分子材料已经深入到了我们的日常生活中。
高分子材料有很多优点，如弹性高、质量轻、绝缘性好、密度小，并且还具备耐磨性、耐腐蚀性以及耐热性等多种性能。
通过对其深入的研究与分析，使我们可以利用科学技术创造新的高分子材料，进而为人们的生活提供便利，促进社会的发展。
二、高分子材料的发展史高分子材料按来源分可以分为3种：第一种是天然高分子材料；第二种是半合成的高分子材料；第三种是合成的高分子材料。
天然高分子材料构成了生命体，是生命体的源头，也是生命体进化的基础。
人类早在远古时代就开始使用兽皮、树枝等天然高分子材料。
随着时代的发展，人类对天然高分子材料进行加工，从而得到了纸张、棉织物、树胶等材料，大大提高了人们的生活质量。
19世纪，人类对高分子材料的探索进入了新的阶段，通过化学技术加工天然高分子材料，进而研发了半合成高分子材料。
20世纪初，人类合成了高分子酚醛树脂，这标志着合成高分子材料时代的到来。
光催化氧化法简介
光催化氧化法简介光催化氧化法是近20年才出现的水处理技术，在足够的反应时间内通常可以将有机物完全矿化为CO 2和H2O等简单无机物，避免了二次污染，简单高效而有发展前途。
所谓光催化反应，就是在光的作用下进行的化学反应。
光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态，然后会发生化学反应生成新的物质，或者变成引发热反应的中间化学产物。
光化学反应的活化能来源于光子的能量，在太阳能的利用中光电转化以及光化学转化一直是十分活跃的研究领域。
由于以二氧化钛粉末为催化剂的光催化氧化法存在催化剂分离回收的问题，影响了该技术在实际中的应用，因此将催化剂固定在某些载体上以避免或更容易使其分离回收的技术引起了国内外学者的广泛兴趣。
在我国工业废水中，印染废水因其有机物含量高、色度深、水质复杂、排放量大而成为难处理的工业废水之一。
印染废水中含有大量卤化物、硝基物、氨基物、苯胺、酚类及各种染料等有机物，主要来自纤维、纺织浆料和印染加工所使用的染料、化学药剂、表面活性剂和各类整理剂。
其COD浓度达数千至数万mg/L ,色度也高达数千至数万倍，可生化性差，很多废水还含有高浓度无机盐：如氯化钠、硫化物等，严重污染水环境。
国内处理染料废水普遍以生物法为主，同时辅以化学法，但脱色及COD去除效果差，岀水难以稳定达到国家规定的排放标准。
光催化氧化法是近年来水处理研究的热点之一，实验证明，此方法对印染废水有较好的处理效果。
当进水COD cr为1300 mg/L 左右，色度为800倍时，经本法处理的废水，出水COD Cr达188 mg/L ，色度为0〜10倍，COD Cr去除率达92%，脱色率几近100%。
主要水质指标达到了GB8978 —1996《污水综合排放标准》中染料工业的二级标准。
本法可取代常规的生物法，适合中小型印染厂的废水处理。
光催化氧化法原理光降解通常是指有机物在光的作用下，逐步氧化成低分子中间产物最终生成CO 2、H2O及其他的离子如NO3-、PO43-、Cl-等。
光催化降解的反应机理
光催化降解的反应机理
光催化降解是利用光催化剂（如二氧化钛TiO2）在光照下，使得有害有机物通过氧化还原反应，最终降解为无害的二氧化碳和水的过程。
具体的反应机理包括以下几个步骤：
1. 光吸收：光照下，光催化剂表面的电子将从基态激发到激发态，此过程抵消了光子的能量，导致光催化剂带有电子和空穴的激发态。
2. 生成自由基：激发态的光催化剂会和周围空气或水分子发生反应，生成自由基（如氧自由基O•、氢自由基H•），这些自由基在降解污染物的过程中起到了极重要的作用。
3. 污染物的吸附：吸附是在溶液中使污染物与光催化剂接触发生反应的必要条件。
污染物通过电荷作用，吸附在光催化剂表面上。
4. 氧化反应：吸附在光催化剂表面上的污染物受到UV照射并产生电子空穴对，在此状态下污染物也可以与自由基发生互相作用。
光催化剂上的自由基与吸附在光催化剂表面上的污染物反应，初步产物会形成一系列的中间体和生成自由基，以及由内到外速率加快的氧化反应。
5. 降解产物的生成：经历3和4这两个步骤后，有害污染物降
解为二氧化碳和水这些无害产物，同时有机物光降解的速度也会逐渐减缓，反应消失，光催化过程最终结束。
光催化氧化法简介
光催化氧化法简介光催化氧化法是近20年才出现的水处理技术，在足够的反应时间内通常可以将有机物完全矿化为CO2和H2O 等简单无机物,避免了二次污染,简单高效而有发展前途.所谓光催化反应，就是在光的作用下进行的化学反应.光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态,然后会发生化学反应生成新的物质，或者变成引发热反应的中间化学产物。
光化学反应的活化能来源于光子的能量，在太阳能的利用中光电转化以及光化学转化一直是十分活跃的研究领域。
由于以二氧化钛粉末为催化剂的光催化氧化法存在催化剂分离回收的问题，影响了该技术在实际中的应用，因此将催化剂固定在某些载体上以避免或更容易使其分离回收的技术引起了国内外学者的广泛兴趣。
在我国工业废水中，印染废水因其有机物含量高、色度深、水质复杂、排放量大而成为难处理的工业废水之一。
印染废水中含有大量卤化物、硝基物、氨基物、苯胺、酚类及各种染料等有机物，主要来自纤维、纺织浆料和印染加工所使用的染料、化学药剂、表面活性剂和各类整理剂。
其COD浓度达数千至数万mg/L,色度也高达数千至数万倍,可生化性差，很多废水还含有高浓度无机盐：如氯化钠、硫化物等,严重污染水环境。
国内处理染料废水普遍以生物法为主，同时辅以化学法，但脱色及COD去除效果差,出水难以稳定达到国家规定的排放标准。
光催化氧化法是近年来水处理研究的热点之一，实验证明，此方法对印染废水有较好的处理效果.当进水COD Cr为1300 mg/L左右,色度为800倍时,经本法处理的废水,出水COD Cr达188 mg/L，色度为0～10倍，COD Cr 去除率达92％,脱色率几近100%.主要水质指标达到了GB8978—1996《污水综合排放标准》中染料工业的二级标准.本法可取代常规的生物法，适合中小型印染厂的废水处理。
光催化氧化法原理光降解通常是指有机物在光的作用下，逐步氧化成低分子中间产物最终生成CO2、H2O及其他的离子如NO3—、PO43—、Cl-等。
光化学反应的动力学研究
光化学反应的动力学研究光化学反应是指在光的照射下，分子发生化学反应的过程。
光化学反应在自然界中广泛存在，例如光合作用、光降解等。
了解光化学反应的动力学过程对于研究材料的性能优化以及环境治理具有重要意义。
本文将探讨光化学反应的动力学研究，包括反应速率常数的确定、反应机理的揭示以及动力学模型的建立。
1. 反应速率常数的确定光化学反应的速率常数是衡量反应速率的重要指标。
在光化学反应的研究中，我们通常采用紫外-可见吸收光谱法或者荧光法来测定反应物和产物的浓度变化，进而得到反应速率。
同时，我们还可以通过光致发光法（PL）来测定反应物的浓度变化。
通过比较实验室条件下的反应速率与实际应用环境中的速率，可以为光化学反应的工程应用提供理论依据。
2. 反应机理的揭示了解光化学反应的机理对于进一步优化反应条件具有重要意义。
在研究光化学反应机理时，我们通常采用激发态分子动力学、量子化学计算及光谱学等方法。
通过这些方法，可以揭示分子在激发态下的转化路径以及反应中间体的形成。
同时，我们还可以利用荧光光谱、红外光谱等手段来研究反应过程中的分子结构变化。
这些研究结果有助于揭示光化学反应的机理，指导相关领域的应用研究。
3. 动力学模型的建立为了更好地理解光化学反应的动力学过程，研究人员通常会建立数学模型来描述反应速率与温度、光强度、反应物浓度等因素的关系。
其中，最为常见的是简单反应级数模型和反应动力学微分方程模型。
通过实验数据的拟合和计算，我们可以确定反应的动力学模型，并预测不同条件下的反应速率。
这在工业领域的过程控制以及环境修复等方面具有重要应用价值。
4. 光化学反应与环境修复对于环境修复领域而言，光化学反应具有重要的应用潜力。
例如，光催化材料的开发可以利用光化学反应的能量转化，将有害物质光催化分解为无害物质。
此外，光氧化反应可以将有机污染物通过光照氧化转化为二氧化碳和水。
对于工业废水、废气的处理以及土壤污染的修复，光化学反应在环境治理中发挥着重要作用。
光催化降解rhb的原理
光催化降解rhb的原理
光催化降解RHB的原理涉及到光催化剂、光照和目标化合物之间的相互作用。
首先，光催化剂通常是半导体材料，如二氧化钛（TiO2）或氧化锌（ZnO），这些材料能够吸收光能并产生电子-空穴对。
当这些半导体暴露在光线下时，它们吸收光子能量，激发电子从价带跃迁到导带，形成电子-空穴对。
这些电子-空穴对在催化剂表面上活跃，参与化学反应。
其次，RHB（罗丹明B）是一种有机染料，其分子结构中含有双键和杂原子。
在光照条件下，光催化剂表面激发的电子和空穴能够参与氧化还原反应，产生活性氧物种（如羟基自由基、过氧化物根离子等）。
这些活性氧物种能够与RHB分子发生反应，打破其分子结构，使其降解成较小的有机物或无害的无机物。
此外，光照条件也是光催化降解的重要因素。
充足的光照能够提供足够的能量激发光催化剂表面的电子-空穴对，加速光催化反应的进行。
因此，在光催化降解RHB的过程中，光照条件的选择和控制也至关重要。
综上所述，光催化降解RHB的原理涉及光催化剂吸收光能产生
电子-空穴对，活性氧物种与RHB分子发生反应，以及光照条件的影响。
这些因素共同作用，促使RHB分子在光催化剂的作用下发生降解反应。
希望这些信息能够对你有所帮助。
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光量子理论
• 一摩尔波长为λ的光量子所具有的能量为： E＝2.8589×104/λ（nm） (千卡／摩尔) • 由上式可知,波长越短,能量越大 • 350nm波长的光子能量约为81.4 kCal/mole • 300nm波长的光子能量约为95kCal/mole
各 种 塑 料 的 敏 感 波 长
塑料 聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯
hv
OH O C R OH
光稳定剂
• ③苯并三唑类
HO N N N R
• 分子中也存在氢键螯合环，由羟基氢与三唑基上的氮所形成。当 吸收紫外光后，氢键破环或变为光互变异构体，把有害的紫外线 变为热能。 H O O
N N
hv
N N R HO N N R
放热
N N N R
+
hv'
• 苯并三唑类可吸收300~400nm的光，而对400nm以上的可见光 几乎不吸收，因此制品不变色。
光稳定剂
光稳定剂按其作用机理可分四类：
• • • • • • • • ⑴ 光屏蔽剂： 炭黑，氧化锌，无机颜料。 ⑵ 紫外线吸收剂： 水杨酸酯，二苯甲酮类，苯并三唑类。 ⑶ 猝灭剂： 镍的有机络合物，取代丙烯腈类，三嗪类。 ⑷ 自由基捕获剂： 受阻胺衍生物。
光稳定剂
• 1. 光屏蔽剂
• 又称遮光剂，是一类能吸收或反射紫外光的物质。可 以阻碍紫外线深入聚合物内部，从而抑制了制品的老 化。构成了光稳定剂的第一道防线。 • 主要有炭黑，二氧化钛，氧化锌、锌钡等。 • 优点：有效的防护措施、价格低 • 缺点：颜色，不透明
光稳定剂
• 2 紫外吸收剂
• ① 二苯甲酮类
OH O R' C R
• 是目前应用最广的一类紫外线吸收剂，它对整个紫外 光区几乎都有较慢地吸收作用 。
光稳定剂
• 苯环上的羟基氢和相邻的羰基氧之间形成分子内氢键， 构成一个螯合环，吸收紫外光能量后，分子发生热振 动，氢键破环，螯合环打开，就能把紫外光变成无害 的热能放出。
OH
光+
.
R.
R
R
2ROO
ROOR + RO.
O2 +
R
O
O.
R
O
O.
ROO. +
ROR
O2
防止光降解的途经
• 1.最明显的途径，是避免紫外光吸收或至少减少 发色团的光吸收量 • 2.通过钝化发色团的激发态以降低其诱发速率 • 3.在链支化阶段，当氢过氧化物还未遭受光解产 生自由基之前，将其转化成稳定的化合物。这也 就是降低诱发速率，在一定情况下这是紫外光稳 定化处理最重要的一个措施 • 4.当自由基一旦形成,不论是烷基自由基还是过 氧化自由基，应尽快将其捕获清除掉。
光降解和光氧化降解
1.概述 2.光解和光氧化的机理 3.光稳定剂
• 1. 概述 • 光氧化（光老化）与光稳定剂定义 • 光氧化（光老化）：
• 高分子材料暴露在日光或短期强荧光下，吸收了紫外 线能量，引起自动氧化反应，导致了聚合物降解，使 制品变脆，发硬，性能下降，以至无法使用。
• 光稳定剂
• 凡能抑制或减缓光氧化降解过程的措施，称为光稳定。 所加入的物质称为光稳定剂 • 添加量极少，仅是高分子材料中的0.01~0.5%。 • 大大延长聚合物材料使用寿命。
• 氢键越强，吸收紫外光能量越高，效率越好。 • 与苯环上烷氧基链的长短有关。如果链长，与聚合物 相容性好，稳定效果则好。
光稳定剂
• ② 水杨酸酯类
• R为芳基或取代芳基
OH O C OR
• 水杨酸酯类吸收紫外线后，发生分子重排，形成了紫 外相能力更强的二苯甲酮结构。 HO OH
O C OH O C O R R
光稳定剂
3 猝灭剂
能转移聚合物分子因吸收紫外线后所产生的激发态能，从而防止了 聚合物因吸收紫外线而产生的游离基。（光稳定化的第三道防线） • ① 猝灭剂接受激发聚合物分子的能量后，本身成为非反应性的激 发态，然后再将能量以无害的形式散失掉。 • A*(激发态聚合物) + Q（猝灭剂） A + Q* Q • ② 猝灭剂与受激聚合物分子形成一种激发态络合物，再通过光物 理过程释放能量。 • A*(激发态聚合物) + Q（猝灭剂） [A + Q*] 光物理过程 （产生荧光，磷光） • 猝灭剂主要是金属络合物，如镍，钴，钴的有机络合物。
敏感波长／纳米 360 300 320
聚苯乙烯
聚酯 氯乙烯／醋酸乙烯共聚物 聚醋酸乙烯酯 聚甲醛
318.5
325 322～364 280 300～320
聚碳酸酯
聚甲基丙烯酸甲酯 硝酸纤维素 醋酸丁酸纤维素
295
290～315 310 295～298
聚乙烯的光降解机理
• 紫外光照射之所以能够使聚合物降解，是因为 这些聚合物中含有发色团(吸收紫外光后能够 被激发而生成化学性质活泼的物质如，自由 基)。 • 对于聚乙烯，其本身不含有发色团，所以不吸 收波长大于250nm以上的光。但是，由于在聚 合、加工和储存过程中引入的微量杂质(如催 化剂残留物)、氢过氧化物、羰基和双键。这 些因素可以吸收到达地面的波长大于290nm的 紫外光，并可参与多种光化学反应。
聚乙烯的光降解机理
• 除此之外，由于聚乙烯是结晶型高聚物，其分 子结构中的微晶对紫外光有散射作用，因此在 聚乙烯中，紫外光的光程要远远大于其他无定 型高聚物，所以即使聚乙烯分子中有较少量的 发色团，也会很快引进光老化。
光老化(氧化)机理
• 由于紫外光波长短，能量高，容易引发自由基反应， 破坏化学键并同时与氧化相伴发生光氧化反应。 • ⑴ 链的引发 • ⑵ 链增长 • ⑶ 链的终止
光老化(氧化)机理
• ⑴链的引发
RH hv R. + H. ROO. + O2 ROOH RO. + .OH ROO. + H.
R. + O2
R H*
光老化(氧化)机理
• ⑵ 链增长
ROO. + RH ROOH + R. R. + .OOH RO
. .
+ +
RH RH
ROOH R. +
+ R. H 2O
光解和光氧化的机理
• 太阳光照射到地球上的光波长290~3000nm
• 到达地面的光能量占太阳辐射总能量39%
光解和光氧化的机理
太阳辐射到地球外空气层的光是一种连续光 谱，具有波长从0.7-3000nm之间的所有光。这些 光在到达地面之前，许多波长的光被 水蒸气和 二氧化碳、臭氧层所吸收，最后只剩下红外辐射 的短波部分和紫外线的300-400nm部分。而这一 部分紫外部分，是引起聚合物降解的原因。