金属卟啉／异烟酸／二氧化钛复合光催化剂制备及其光催化性能研究
金属卟啉类化合物在光催化领域的新进展
金属卟啉类化合物在光催化领域的新进展近年来，金属卟啉类化合物在光催化领域取得了新的进展。
光催化技术以其高效、环境友好的特性备受关注，并被广泛应用于能源转换、环境治理、有机合成等领域。
金属卟啉类化合物作为光催化剂在这些应用中发挥着重要作用。
本文将介绍金属卟啉类化合物在光催化领域的新进展，并探讨其应用前景。
一、光催化原理光催化是一种利用光能激发催化剂进行化学反应的技术。
其基本原理是利用光子激发催化剂中的电子，使其跃迁到激发态，从而参与化学反应。
金属卟啉类化合物作为一种重要的光催化剂，具有良好的光吸收性能和光稳定性，能够有效地转化光能为化学能，实现光催化反应的高效进行。
二、金属卟啉类化合物的分类金属卟啉类化合物可以根据其金属离子的不同分为不同类型，如卟啉、氯卟啉、菲罗啉等。
这些化合物不仅在结构上存在差异，其光电性质和催化活性也有所不同。
针对特定的应用需求，研究人员可以选择不同类型的金属卟啉类化合物来进行研究。
三、金属卟啉类化合物的光催化应用1. 光催化分解水水的光催化分解是一种可持续的清洁能源制备方法。
金属卟啉类化合物作为光催化剂在水的光解过程中扮演着重要角色。
例如，某些金属卟啉类化合物能够吸收可见光并催化水的氧化，生成氧气和高能量的还原态金属离子，从而驱动水的分解反应。
这种方法具有较高的光电转换效率和催化活性，有望在水氢燃料制备等方面得到广泛应用。
2. 光催化有机合成金属卟啉类化合物在有机合成领域也有着广泛的应用。
通过光催化反应，可以实现多种有机化合物的高效合成。
例如，某些金属卟啉类化合物能够促进有机污染物的降解，将其转化为无毒或低毒的物质，从而实现环境的净化和修复。
此外，金属卟啉类化合物在合成有机草药、染料等方面也具有潜在的应用价值。
3. 光催化环境治理光催化技术在环境污染治理方面具有巨大的潜力。
金属卟啉类化合物作为光催化剂能够通过催化氧化、还原等反应去除空气和水中的有害物质。
例如，某些金属卟啉类化合物能够催化有机物的氧化降解，将其转化为无害的物质。
《2024年MOFs衍生CuO-ZnO催化剂的制备及其光催化性能的研究》范文
《MOFs衍生CuO-ZnO催化剂的制备及其光催化性能的研究》篇一MOFs衍生CuO-ZnO催化剂的制备及其光催化性能的研究一、引言光催化技术已成为当今环保科学领域内的热点，它以高效、环保、节能等优势，在废水处理、光解水制氢、CO2还原等方面具有广泛的应用前景。
在众多光催化剂中，金属有机框架（MOFs）衍生材料因其独特的结构特点和良好的光催化性能而备受关注。
本文以CuO/ZnO为研究对象，通过MOFs衍生法制备该催化剂，并对其光催化性能进行研究。
二、MOFs衍生CuO/ZnO催化剂的制备1. 材料与方法本实验采用MOFs衍生法制备CuO/ZnO催化剂。
首先，通过溶剂热法合成Cu-Zn基MOFs前驱体，然后通过高温煅烧处理得到CuO/ZnO催化剂。
在制备过程中，可通过调整煅烧温度、时间等参数，控制催化剂的组成和结构。
2. 制备过程（1）合成MOFs前驱体：将铜盐和锌盐按一定比例溶解在有机溶剂中，加入适当的配体，在溶剂热条件下反应，得到Cu-Zn 基MOFs前驱体。
（2）煅烧处理：将MOFs前驱体置于马弗炉中，在一定的温度下进行煅烧处理，使MOFs分解并生成CuO/ZnO催化剂。
三、催化剂的光催化性能研究1. 光催化实验装置与方法光催化实验在自制的封闭式光反应器中进行。
以紫外光为光源，催化剂悬浮于溶液中，进行光催化反应。
通过测定反应前后溶液中目标产物的浓度变化，评价催化剂的光催化性能。
2. 实验结果与分析（1）催化剂的表征：通过XRD、SEM、TEM等手段对制备的CuO/ZnO催化剂进行表征，分析其晶体结构、形貌和微观结构。
（2）光催化性能评价：在相同条件下，分别以纯水、不同浓度的催化剂悬浮液为研究对象，进行光催化实验。
通过测定反应前后溶液中目标产物的浓度变化，评价催化剂的光催化性能。
结果表明，CuO/ZnO催化剂具有优异的光催化性能，能够有效地降解有机污染物、光解水制氢等。
四、结论本文采用MOFs衍生法制备了CuO/ZnO催化剂，并通过一系列表征手段对其结构进行了分析。
光催化抗菌性能研究进展
光催化抗菌性能研究进展1.1引言自20世纪70年代初发现二氧化钛电极具有光照下分解水的功能以来[1] ,有关二氧化钛等半导体光催化的研究成为国内外关注的一个热点。
由于TiO2对很多有机污染物吸附较强、催化氧化活性高,因此它在环境污染治理方面扮演极其重要的角色,被广泛用于光催化处理多种有机物。
近年来,TiO2成为最受人们青睐的一种绿色环保型光催化剂。
但TiO2的电子和空穴容易发生复合,光催化效率低,带隙较宽(约312 eV) ,只能在紫外区显示光化学活性,对太阳能的利用率小于10 %。
人类目前使用的主要能源有石油、天然气和煤炭三种。
根据国际能源机构的统计，地球上这三种能源能供人类开采的年限，分别只有40年、50年和240年。
值得注意的是，中国剩余可开采储蓄仅为1390亿吨标准煤，按照中国2003年的开采速度16.67亿吨/年，仅能维持83年[2]。
中国石油资源不足，天然气资源也不够丰富，中国已成为世界第二大石油进口国。
因此，开发新能源，特别是用清洁能源替代传统能源，迅速地逐年降低它们的消耗量，保护环境改善城市空气质量早已经成为关乎社会可持续发展的重大课题。
中国能源发展方向可以锁定在前景看好的五种清洁能源: 水电、风能、太阳能、氢能和生物质。
太阳能不仅清洁干净，而且供应充足，每天照射到地球上的太阳能是全球每天所需能源的一万倍以上。
直接利用太阳能来解决能源的枯竭和地球环境污染等问题是其中一个最好、直接、有效的方法。
为此，中国政府制定实施了“中国光明工程”计划[3-7]。
模仿自然界植物的光合作用原理和开发出人工合成技术被称为“21世纪梦”的技术。
它的核心就是开发高效的太阳光响应型半导体光催化剂[8]。
目前国内外光催剂的研究多数停留在二氧化钛及相关修饰[9]。
尽管这些工作卓有成效，但是在规模化利用太阳能方面还远远不够。
因此搜寻高效太阳光响应型半导体作为新型光催化剂成为当前此领域最重要的课题[10-12]。
卟啉 光催化
卟啉及其衍生物在光催化领域扮演着重要的角色，这是因为它们具有优异的光物理和光化学性质，包括对光的强烈吸收、稳定的化学结构以及作为光敏剂的潜力。
以下是卟啉在光催化中的几个关键应用和特点：
1. 光催化降解有机污染物：
- 卟啉能够吸收可见光并将其转化为化学能，激活氧气或水分解生成高活性的氧自由基和氢氧根自由基，这些自由基能够有效氧化分解水体或大气中的有机污染物，使其转化为无害的产物如二氧化碳和水。
2. 光催化合成有机化合物：
- 卟啉作为光催化剂可以参与各种有机合成反应，利用可见光驱动，将简单原料转化为复杂的有机化合物，这种方法环保且能源效率较高。
3. CO2还原：
- 最新的研究显示，将CuInS2量子点作为光敏剂与Co-卟啉协同作用，可以实现高效的CO2光还原为有价值的化学品，表现出较高的量子产率。
4. 金属卟啉复合催化剂：
- 卟啉可以与金属如铂（Pt）负载在一起，形成金属-卟啉复合催化剂，这类催化剂在光催化还原水制氢等方面表现出色，能够有效地捕获光激发产生的电子并将太阳能转化为化学能。
5. 半导体复合材料：
- 卟啉与半导体材料（如TiO2）复合形成“有机-无机”复合光敏催化材料，显著增强了光催化活性，特别是在可见光响应范围，这对于处理水污染问题尤为有利。
总之，卟啉因其在光催化过程中的独特性能，成为了环境修复、清洁能源生成和有机合成等多个领域的重要研究对象，科学家们不断致力于优化卟啉结构、开发新型卟啉基光催化剂以及探究其内在的光催化机理，以期提高光催化效率和拓展其应用范围。
化学反应中的金属卟啉催化
化学反应中的金属卟啉催化近年来，金属卟啉催化在化学反应中的应用越来越受到研究者的关注。
金属卟啉催化能够加速反应速率、提高产物收率、降低反应温度等，在有机合成、化学传感器、生物医药等领域具有广泛的应用前景。
一、金属卟啉催化机理金属卟啉是由四个吡咯环与一个金属原子配合而成的化合物。
其空心的结构使其具有良好的催化性质。
金属卟啉的不同种类及其空心结构的不同也决定了其催化反应的机理、速率等。
金属卟啉催化反应的机理大致可以归为两类：一是由金属离子直接催化反应，二是由金属卟啉分子作为氧化剂或还原剂催化反应。
例如，铜卟啉常用于过氧化氢的催化分解反应中，其机理为Cu(II) + H2O2 → Cu(I) + HO. + OH-。
此类反应机理较为复杂，在研究中也需要综合运用多种分析方法。
二、应用前景金属卟啉催化在有机合成中的应用已有多年历史。
例如，对不饱和化合物进行氧化、环化、烷基化等反应，都可以采用金属卟啉催化。
近年来，金属卟啉催化在生物医药领域的应用也逐渐被重视。
例如，将金属卟啉修饰于生物大分子上，可以在低剂量条件下实现精确的诱导型细胞毒性，有望成为一种新型的抗肿瘤纳米药物。
此外，金属卟啉催化也可以作为化学传感器的核心部分，通过组装成不同结构的传感器，可以检测水、氧、阳离子、有机物等物质。
三、研究进展近年来，有越来越多的研究者开展了金属卟啉催化方面的研究，并在其应用方面取得了显著突破。
例如，张思锐等人采用全偏最小二乘法分析了卟啉金属离子在异丙基醚-水混合溶剂中的电子转移反应，发现pH可以影响反应速率，进而探讨公共离子对反应的影响。
刘昱等人则通过改进铜卟啉的制备方法，获得了一种高纯度的铜卟啉材料，并且成功地在室温下合成了一类具有多个键的氧氮杂环化合物。
然而，金属卟啉催化的研究与应用仍然存在一些挑战。
例如，在实际应用中，选择正确的金属卟啉催化剂、寻找合适的反应条件等都是需要解决的问题。
此外，现有的金属卟啉材料还难以实现高纯度、高稳定性的制备。
二氧化钛复合材料的制备及光催化性能研究
二氧化钛复合材料的制备及光催化性能研究黑龙江省巴彦县佳木斯大学 154000摘要本文选用白云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2和钛酸丁酯C16H36O4Ti作为原料在水热的条件下制备出了白云母/TiO2复合光催化剂。
通过使用扫描电子显微镜、X射线衍射、红外线光谱分析仪和紫外可见光吸收光谱对其结构进行表征，并研究了复合物的光催化活性。
关键词：白云母/TiO2复合光催化剂；水热合成；光催化1概述1.1 TiO2简介云母是一种表面带有活性基团的层状硅酸铝大分子。
白云母是一种层状矿物，具有高比表面积、强吸附性和良好的化学稳定性。
白云母晶体的切片层可以提供光滑的基底，它的原子级光滑表面易于通过劈开来制备。
为了蛋白质结晶的目的，可以对云母表面进行改性，表面离子可以被各种碱金属离子交换。
改变表面离子对水层的有序性有直接影响，这被称为结构破坏或促进。
除了SFA，表面X射线衍射、原子力显微镜、分子动力学模拟和X射线反射率也被用来确定改性云母及其液体表层的表面结构。
由于白云母的(001)面沿c轴滑动，它可以有两个不同的终端，它们在(010)面上相互成镜像。
二氧化钛是三种不同的多态体：锐钛矿，金红石和板钛矿。
二氧化钛的主要来源和最稳定的形式是金红石。
这三种多态性都可以在实验室很容易地合成。
1.2光催化机理在光照条件下，TiO2表面的超亲水性起因于其表面结构的变化。
在紫外光照射下，TiO2价带电子被激发到导带，电子和空穴向TiO2表面迁移，在表面生成电子空穴对，电子与Ti反应，空穴则与表面桥氧离子反应，分别形成正三价的钛离子和氧空位。
此时，空气中的水解离吸附在氧空位中，成为化学吸附水（表面羟基），化学吸附水可进一步吸附空气中的水分，形成物理吸附层。
2实验步骤2.1酸处理白云母称取5 g白云母放入三口烧瓶中，加入浓度为20%的稀硫酸150 mL，在水浴锅中80℃搅拌25 min，冷却至室温，用去离子水洗涤至中性，且用0.1mol/L氯化钡溶液检测不出SO42-，放在80℃烘箱中干燥备用。
改性二氧化钛催化剂得研究进展
改性二氧化钛光催化剂得研究进展摘要：采用掺杂非金属或非金属可增强TiO2光催化材料可见光响应能力。
金属掺杂往往牺牲其紫外光区催化能力，而采用非金属掺杂不仅能够增强其可见光响应能力，且保持紫外区光催化活性。
本文简单叙述了添加非金属和过渡金属改性二氧化钛光催化剂的原理方法及其进展。
掺杂非金属改性二氧化钛光催化剂包括了掺杂氮，掺杂碳。
掺杂过渡金属改性二氧化钛光催化剂包括掺杂铁，掺杂银，掺杂锆。
关键词：改性；二氧化钛；非金属；过渡金属；光催化剂1 引言自从发现TiO2光催化特性以来，以TiO2为代表的光催化环保材料得到广泛的研究⑴。
TiO2是目前应用最广泛的光催化剂，具有活性高、稳定性好和无毒、价廉等优点。
已成为目前最引人注目的环境净化材料，广泛应用于环境保护的各个领域。
TiO2以其无毒、氧化能力强和稳定性好而在污水处理、空气净化、杀菌消毒及制备具自洁抗菌等功能的新型材料方面有着广阔的应用前景.TiO2相对其他半导体光催化剂而言，活性相对较高，但由于TiO2半导体的能带较宽（Eg= 3.2 eV），其对太阳光的利用率较低（4%）.只有在紫外光的激发下才能表现光催化活性，因此对二氧化钛进行改性，使其在可见光甚至是室内光源的激发下产生活性是目前众多研究者的研究热点。
2 掺杂元素改性二氧化钛的基本原理TiO2具有较宽的能带间隙，只有在紫外光下才具有光催化活性，为使其具有可见光催化活性，必须直接或间接改变其能带结构，缩小其能带间隙。
采用元素掺杂提高TiO2的可见光催化活性都是基于提高其光生电子－空穴的分离效率，抑制电子－空穴的重新结合来提高其量子效率⑵。
有些科学家认为适当的元素掺杂能够在价带和导带之间形成一个缺陷能量状态，而这种缺陷能量状态可能靠近价带，也可能靠近导带。
这种缺陷能带为光生电子提供了一个跳板，从而可以利用能量较低的可见光激发价带电子而传输到导带，使吸收边向可见光移动。
3 掺杂非金属改性二氧化钛催化剂掺杂非金属改性二氧化钛光催化性的研究很多。
锌卟啉敏化TiO_2光催化剂的原位法制备及其光催化性能研究
Ｔｉ Ｏ 形成新 的 复合光催 化 剂表现 出优异 的性 能 ， 显示 出 了很 好 的应 用前 景 ］ ， 并 且 目前 已经成 功 应用 于 太 阳能染 料敏 化 电池 中 ， 取 得 了令 人 瞩 目的成 绩 ｌ ５ ｊ 。卟 啉核在 整个 染料 分 子 中起 到 电子 给体 的作 用 ， 它 主 要 负责 吸收光 子 ， 之 后光 子通 过 电子 受体 （ 即卟 啉分子 中
一
ＵＶ — Ｖ ｉ ｓ Ｄ ＲＳ和 Ｔ Ｇ — Ｄ ＴＡ 对 所 得 锌 卟 啉 一 Ｔ ｉ Ｏ 复 合 光
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够在 可见 光条件 下有 效降 解铬蓝一 Ｋ， 在 白炽灯 照射 下 ， １ ５ ｍｉ ｎ将 １ ０ ｍｇ ／ Ｌ 的 铬 蓝一 Ｋ 降解了 ９ ４ 。 Ｈｕ ａ ｎ ｇ 等［ ７ 将 锐钛 矿 Ｔｉ （ ） 置于 Ｆ ｅ （ Ⅲ） 卟 啉 的二 甲亚岚 溶液 中浸渍 ２ ４ ｈ ， 制备了 Ｆ ｅ （ Ｈ Ｉ ） 卟 啉 复合 Ｔｉ Ｏ 光 催 化剂 ， 并研 究 了催化 剂在 可见光 和 紫外 光条 件 下对 罗 丹 明 Ｂ
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关键 词 ：金 属 卟 啉 ； 烟 酸 ； ｉ２ 光 催 化 异 Ｔｅ ；
中 图 分类 号 ： ６ ４４ Ｏ １ ．１１
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：１０ ．８ １ ０ ２ ６１３ ．６ ０ １４ ６ （ １） —１９０ ２ ０
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第 ２ 卷 第 ６期 ８ ２１ ０ ２年 ６月
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金属 卟啉／ 异烟酸／ 二氧化钛复合光催化剂制备及其光催化性能研究
烟 酸 共 修 饰 的 二 氧 化 钛 复 合 光 催 化 剂 ： 属 卟啉 ／ 烟 酸／ 氧 化 钛 ， 外 光 谱 和 Ｘ 射 线 衍 射 （Ｒ ） 析 结 果 表 明金 属 卟 啉 和 异 金 异 二 红 一 ｘ Ｄ分
烟酸 负载 于 Ｔｅ 表 面 ， 改变 Ｔｅ 的 晶型 。在 光 催 化 降 解 水 中污 染 物 ４硝 基 苯 酚（． Ｐ时显 示 了好 的 催 化 效 果 。 ｉ： 未 ｉ： ． ４Ｎ ）
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罗 云 史 永 平 姚 桂 平 李 琚
（ 成与 天 然功 能分 子教 育部 重点 实验 室／ 合 西北 大 学化 学与 材料 科 学 学院 ， 西安 ７０ ６） １０ ９
摘要： 合成了四苯基卟啉（ Ｐ及铜 卟啉（ｕ Ｐ ） Ｈ ） Ｃ Ｔ Ｐ和锌卟啉（ｎ Ｐ ）获得 了配合 物【ｎＩ Ｐ（ＭＦ１ ｚＴ Ｐ， ｚ ｆＰ ） ’ Ｄ ） 的晶体 。制备 了金 属卟啉 、 异
（Ｒ ） Ｔ ｅｒｓ ｌ ｉｄｃ ｔｄ ｔａ ｍｅ ｌ ｐ ｒｈ ｒ ｓａ ｄ Ｐ ｃ ｒｏ ｅｅ ｓｃｅｓ ｌ ｏ ｄ ｄ ａ ｄ ｉｔ ａｔｄ ｗｔ Ｘ Ｄ ． ｈ ｅｕｔ ｎ ｉ ｅ ｈ ｔ ｔ ｌ ｏｐ ｙｉ ｎ ｙ ａｂ ｘｗ ｒ ｕ ｃｓｆ ｌ ｌａ ｅ ｎ ｎｅ ｃ ｉ ａ ａｏ ｎ ｕｙ ｒ ｅ ｈ