四羟甲基四（1，4-二噻英）四氮杂卟啉金属配合物的合成及性能研究

论文摘要

日趋加剧的水污染,已对人类的生存安全构成重大威胁,成为人类健康、经济和社会可持续发展的重大障碍。保护水资源,已刻不容缓。金属卟啉和金属酞菁作为仿生光催化剂处理水环境中的污染物近年来备受关注,这种利用太阳能为主的多相光催化氧化技术对有机物进行氧化处理能有效节约能源,因此具有良好的发展和应用前景。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羟甲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三个方面:1.以2,3-二氰基-5-羟甲基-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-四羟甲基四（1,4-二噻英）四氮杂卟啉铁（FePz（HOCH2-dtn）4）、四羟甲基四（1,4-二噻英）四氮杂卟啉铜（CuPz（HOCH2-dtn）4）、四羟甲基四（1,4-二噻英）四氮杂卟啉锰（MnPz（HOCH2-dtn）4）和四羟甲基四（1,4-二噻英）四氮杂卟啉锌（ZnPz（HOCH2-dtn）4）。2.考察了羟甲基四氮杂卟啉过渡金属配合物的物理化学性质。发现通过羟甲基的引入,其脂溶性较FePz（dtn）4有所增强,而且表现出不同的物理化学性质。3.以罗丹明B（RhB）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,不但羟甲基四氮杂卟啉铁有较好的活化分子氧和过氧化氢的能力,而且其它金属羟甲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。

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
• 1.2.1 活化过氧化氢（H2O2）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 四羟甲基四（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 前驱体—2,3-二氰基-5-羟甲基-1,4-二噻英的合成
• 2.3.3 自由配体的合成
• 2.3.4 金属配合物的合成
• 2.4 小结
• 第三章 四羟甲基四（1,4-二噻英）四氮杂卟啉金属配合物的物理化学性质
• 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 四羟甲基四（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 多相体系
• 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
• 4.3.5 四氮杂卟啉金属配合物活化分子氧体系和活化过氧化氢体系降解有机污染物的实验
• 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平衡曲线
• 4.4.3 负载催化剂的可见光吸收
• 4.4.4 羟甲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 羟甲基四氮杂卟啉金属配合物活化过氧化氢降解罗丹明B
• 4.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 论文发表情况