载体和轴向配体对八正丁硫基含硫四氮杂钴卟啉光催化活性的影响（英文）

发布时间：2018-04-17 15:44

  本文选题：含硫四氮杂钴卟啉 + 光催化活性　； 参考：《催化学报》2017年02期

【摘要】：将八正丁硫基四氮杂钴卟啉(CoPz(BuS)_8)分别负载到载体Al_2O_3和SiO_2@Fe_3O_4以及与配体叠氮轴向配位,并在模拟太阳光的氙灯照射下通入空气,通过降解水中染料罗丹明B(RhB)来评估其光催化活性.载体Al_2O_3有高的比表面积和好的化学惰性,其表面还存在一些氧空位以促进氧化反应中活性氧的流动;虽然磁性纳米颗粒(MNP)Fe_3O_4表面存在酸腐蚀和自聚集问题,但在MNP外面包覆一层具有较好吸附和稳定性能的SiO_2膜,因而也是较好的催化剂载体.富电子的NaN_3可增强某些缺电子的过渡金属大环络合物催化氧化反应,是较好的轴向配体.在不同pH水溶液中降解RhB的动力学曲线表明,反应为准一级.复合催化剂CoPz(BuS)_8/Al_2O_3上RhB降解率在pH=4时经160 min达到84.6%,在pH=7和pH=9时经12 h分别达到65.1%和49.2%.复合催化剂CoPz(BuS)_8/SiO_2@Fe_3O_4的透射电镜(TEM)和红外光谱(FTIR)表征表明,SiO_2包覆完整,复合粒子在1083 cm~(-1)有SiO_2的吸收峰,在2910 cm~(-1)有CoPz(BuS)_8的烷基吸收峰,说明NMP上存在SiO_2和CoPz(BuS)_8,表明复合粒子制备成功;其光催化反应的降解率在pH=4,7和9时经12 h分别达到66.3%,41.9%和29.6%.尽管CoPz(BuS)_8负载到Al_2O_3上比负载到SiO_2@Fe_3O_4上活性高,但后者分离容易,可重复使用,尤其是可随时终止反应.这意味着不同的污染物可用性能不同的催化剂/MNP系统去除,而催化剂可高效回收.当富电子的NaN_3与CoPz(BuS)_8在轴向配位并负载到Al_2O_3上时,CoPz(BuS)_8的紫外-可见光谱B带红移28 nm,Q带红移19nm,FTIR在2122 cm~(-1)出现一个-N=N~+=N~-特征吸收峰,临近S原子的烷基链-CH_2-的核磁峰从3.17 ppm移向低场4.17ppm,表明N_3~-配位成功.利用ESR自由基捕获技术发现,该复合催化剂能活化分子氧,产生比复合催化剂CoPz(BuS)_8/Al_2O_3更多的O_2~-和HO~·等活性物种.在pH=4和pH=7水溶液中的反应明显偏离了一级反应动力学,促进RhB的快速降解,在pH=4时80 min内降解率达到77.6%,之后因RhB浓度迅速降低而慢下来.同时,在pH=7和pH=9时经12 h降解率也分别达到81.7%和74.3%.RhB降解产物主要有N,N-二乙基-N-乙基罗丹明、N,N-二乙基罗丹明、N-乙基罗丹明和罗丹明.其中第一个产物是主要中间体,随后被活性氧物种分裂成小分子和矿化.比较了不同pH媒介中三个复合催化剂的活性,发现酸性条件有利于光催化反应.这是因为在酸性溶液中产生的活性物种比在中性和碱性溶液中多,且随着反应时间增加而增加所致.而在中性和碱性条件下,活性物种改变很少.稳定性实验表明,复合催化剂是稳定的,可以重复使用,复合催化剂CoPz(BuS)_8/SiO_2@Fe_3O_4重复使用7次后活性基本保持不变.
[Abstract]:The photocatalytic activity of the composite catalyst CoPz ( BuS ) _ 8 / SiO _ 2 @ Fe _ 3O _ 4 was investigated by TEM and FTIR .

【作者单位】： 中南民族大学化学与材料科学学院催化材料科学国家民委-教育部重点实验室;
【基金】：supported by National Natural Science Foundation of China (20977115, 21272281) Natural Science Foundation of Hubei Province (2014CFB919) the Science and Technology Plan Innovation Team of Wuhan City (2015070504020220)~~
【分类号】：O641.4;O643.36

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