四溴丙基四（1，4-二噻英）四氮杂卟啉金属配合物的合成及其光催化性能研究

论文摘要

近年来,水污染已成为全球性普遍关注的重要课题。仿生光催化氧化法由于能够在温和条件下模拟含铁氧化酶氧化特性降解水中有毒有机污染物,因而显示出广阔的应用前景。四（1,4-二噻英）四氮杂卟啉铁（II）（简写为FePz（dtn）4）由于具有紧稠的大环结构和可离域的共轭π电子体系,具有比金属酞菁更为优异的光催化性能,能够活化H2O2和O2降解有机污染物。本论文为了改善其亲脂性和溶解性,成功地在四氮杂卟啉的大环外围引入了溴丙基和改变中心金属离子,合成了四种新型的金属配合物,考察了在多相光催化反应体系中催化氧化降解有机污染物的能力,并得到了较为满意的结果。本论文主要研究工作包括以下四个方面:1.以2,3-二氰基-5-溴丙基-1,4-二噻英为前驱体,合成了四种新型的四氮杂卟啉过渡金属配合物:四溴丙基四（1,4-二噻英）四氮杂卟啉铁（FePz（BrCH 2CH2CH2-dtn）4）、四溴丙基四（1,4-二噻英）四氮杂卟啉铜（CuPz（BrCH2CH2CH2-dtn）4）、四溴丙基四（1,4-二噻英）四氮杂卟啉锰（MnPz（BrCH2CH2CH2-dtn）4）和四溴丙基四（1,4-二噻英）四氮杂卟啉锌（ZnPz（BrCH2CH2CH2-dtn）4）。2.考察了溴丙基四氮杂卟啉过渡金属配合物的物理化学性质。发现通过溴丙基的引入,其脂溶性较FePz（dtn）4有所增强,能溶解到常见的有机溶剂中,而且表现出不同的物理化学性质。3.以罗丹明B（RhB）或苯酚为降解模型分子,初步考察了四种金属配合物在温和的条件下的光催化性能。研究表明,不但溴丙基四氮杂卟啉铁有较好的活化分子氧和过氧化氢的能力,而且其它金属溴丙基四氮杂卟啉金属配合物也有较好的活化分子氧和过氧化氢的能力,都能有效的降解水溶液中的RhB,并且溴丙基四氮杂卟啉锌在碱性水溶液中降解苯酚的效果相当理想。4.在合成的四溴丙基四（1,4-二噻英）四氮杂卟啉基础上,进一步研究了用咪唑将其外围的溴取代,发现取代后的四氮杂卟啉能溶于水。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 四氮杂卟啉研究概况
• 1.1.1 四氮杂卟啉的起源和发展
• 1.1.2 四氮杂卟啉的合成方法
• 1.2 仿生光催化氧化技术
• 2O）光催化体系'>1.2.1 活化过氧化氢（H₂O）光催化体系
• 2）的光催化体系'>1.2.2 活化分子氧（O₂）的光催化体系
• 1.3 本学位论文的研究内容
• 第二章 四溴丙基四（1，4-二噻英）四氮杂卟啉金属配合物的合成及表征
• 2.1 主要试剂
• 2.2 测试仪器及方法
• 2.3 化合物的合成
• 2.3.1 原料—顺式-1,2-二氰基-1,2-乙二硫钠盐的合成
• 2.3.2 原料—1,2,5-三溴戊烷的合成
• 2.3.3 前驱体—2,3-二氰基-5-溴丙基-1,4-二噻英的合成
• 2.3.4 自由配体的合成
• 2.3.5 金属配合物的合成
• 2.4 小结
• 第三章 四溴丙基四（1，4-二噻英）四氮杂卟啉金属配合物的物理性质研究
• 3.1 主要试剂
• 3.2 测试仪器及方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 溶解性
• 3.3.2 紫外-可见光谱
• 3.4 小结
• 第四章 四溴丙基四（1，4-二噻英）四氮杂卟啉金属配合物的光催化性能研究
• 4.1 主要试剂及仪器
• 4.2 催化剂的负载原理
• 4.3 实验部分
• 4.3.1 离子交换树脂的活化
• 4.3.2 催化剂的负载
• 4.3.3 催化剂的稳定性
• 4.3.4 催化剂在树脂上的吸附平衡
• 2和H₂O₂ 体系降解有机污染物'>4.3.5 四氮杂卟啉金属配合物活化O₂和H₂O₂体系降解有机污染物
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 催化剂的稳定性
• 4.4.2 催化剂在树脂上的吸附曲线
• 4.4.3 负载催化剂的可见光吸收
• 4.4.4 四溴丙基四氮杂卟啉金属配合物活化分子氧降解罗丹明 B
• 4.4.5 四溴丙基四氮杂卟啉金属配合物活化过氧化氢降解罗丹明 B
• 4.4.6 四溴丙基四（1,4-二噻英）四氮杂卟啉锌活化分子氧降解苯酚
• 4.5 小结
• 第五章 带烷基链的尾式咪唑四氮杂卟啉的合成探索
• 5.1 主要试剂
• 5.2 测试仪器及方法
• 5.3 化合物的合成
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间论文发表情况