摘要：本文对近年来可见光催化构筑C(sp^3)-C(sp^3)键的国内外最新研究成果进行概述,着重阐述了各类催化的催化体系、反应机理及在合成生物活性分子或药物分子方面的应用。在可见光催化的反应体系中引入过渡金属或手性催化剂,构建新颖的协同催化体系,可以实现在温和的条件下对C—C键构筑的精确控制,对于手性药物的设计、开发具有重要的意义。最后,对未来可见光催化构筑C—C键的发展进行展望。

摘要：设计合成了一个含有苯并噻二唑结构单元的对三联苯二羧酸配体H21,将其与二甲基修饰的对三联苯二羧酸配体H22以物质的量比1∶1在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中混合后;在醋酸存在条件下,与Zr Cl4发生溶剂热反应而得到金属有机骨架Ui O-68-S.X射线粉末衍射表明该金属有机骨架具有Ui O-68类型的框架结构;77 K温度下,氮气吸附等温曲线表明其具有较高的孔隙和比表面.在空气气氛和蓝光LED的照射下,金属有机骨架Ui O-68-S可作为硫醚选择性氧化以及芳香硼酸羟基化的非均相光催化剂.

摘要：有机化学实验是化学、生物学类本科生深入了解有机化学这一实验性学科的重要手段,通过前沿性、趣味性、创新性的实验教学设计,能够最大限度的培养学生的科学思维以及科研兴趣。可见光催化具有反应高效、清洁、条件温和等诸多优点。近些年以来,可见光催化在有机合成领域得到广泛应用。但将可见光催化反应用于本科生实验教学的案例却很少。目的通过以前沿科学研究为切入点,将其与融入实验教学中,进一步开拓大学生知识视野、树立绿色发展理念和环保意识。本文通过将可见光催化反应引入课堂教学实践,以对甲苯磺酰氯与1,1-二苯基乙烯的自由基反应为载体,让绿色、高效的有机化学实验成为现实,帮助学生对当前最新科研动态进行了解,丰富其知识领域,培养了科研创新思维、实践操作和分析解决问题的能力。

摘要：以网状铱钽钛涂层电极为阳极、石墨板为阴极,设计了一种在线生成H_2O_2的电化学反应器,并研究了电Fenton试剂(电生H_2O_2及Fe^3+)助TiO2可见光催化降解特丁津的情况.结果表明:电化学法在线生成H_2O_2能助TiO^2可见光催化降解特丁津,反应180min降解率近100%;而以Fe^3+协同TiO_2则显著加快反应速率,反应30min降解率达100%;特丁津的降解始于脱氯,然后脱特丁基、乙基、氨基;通过对反应体系的光谱分析显示,特丁津的降解涉及羟基自由基(·OH)及超氧自由基(·O_2^-)的产生与参与.

摘要：介绍了一个简单易行的综合化学实验——Ag／Ag2O可见光催化剂的制备及其对染料的脱色降解，以及其教学设计思路。通过液相沉淀法制备Ag2O,光还原沉积银制备Ag／Ag2O,借助场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X射线衍射（XRD）对催化剂进行表征，并以甲基橙降解为模型反应研究其可见光催化降解性能。结果显示，Ag／Ag2O具有优异的可见光光催化性能。该综合实验运用了大学化学基本知识及学生在基础化学实验阶段学习的材料合成、仪器分析等基本技能，将前沿学术发展、最新研究成果和实践技能融入实验教学，使学生了解化学与材料、环境等学科交叉融合的同时，学生的综合能力得到训练，有助于培养学生的创新思维和分析问题、解决问题的能力。

摘要：采用水热合成法制备了CuFeO_2催化剂,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、比表面分析仪和紫外可见漫反射光谱(DRS)对CuFeO_2催化剂的晶体结构、表面形貌、组成元素、比表面积及禁带宽度等特性进行了表征分析.同时,以CuFeO_2为催化剂,加入过硫酸盐(PS),以模拟印染废水中的亚甲基蓝为目标污染物,在可见光照射下,耦合光催化技术与高级氧化技术,构建了CuFeO_2/PS/可见光(Vis)体系,并将其应用于降解亚甲基蓝染料废水.结果表明,与Cu_2O/PS/Vis、Fe_2O_3/PS/Vis体系相比,CuFeO_2/PS/Vis体系在同等条件下具有更好的降解效果.为探究该体系的最佳操作条件和适用的pH范围,系统地考察了催化剂投加量、PS投加量、pH值等因素对亚甲基蓝降解效果的影响.总有机碳含量(TOC)和重复实验表明,CuFeO_2可重复使用4次,该体系的降解效果基本不变,但矿化程度降低8.2%.电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)实验结果表明,反应结束后溶液中残存1.7 mg·L^(-1)Cu(占CuFeO_2投加总量的0.34%)和24.9μg·L^(-1)Fe(占CuFeO_2投加总量的0.05‰),推测其来自于CuFeO_2中金属离子的溶出.此外,对反应后的CuFeO_2进行XRD和SEM表征发现,其物相组成和形貌未明显变化,表明少量的金属溶解对材料稳定性的影响较小.结合自由基掩蔽实验和CuFeO_2能带结构分析发现,该体系良好的降解效果首先得益于耦合反应过程中产生的SO_4^-·,其次是·OH,另外,还有CuFeO_2受光激发产生的光生空穴及其表面键合的Cu(Ⅰ)/Cu(Ⅱ)和Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)氧化还原对的协同作用.

摘要：采用水性乳液作为涂层成膜物质,以改性TiO_2为可见光催化材料,制备得到可见光催化降解汽车尾气涂层,并通过在涂料组成中引入阻燃剂和自清洁助剂组分,使可见光催化涂层具有一定的阻燃性和自清洁能力。首先对涂层的基本性能进行了系统的测试和研究,利用自主设计的可见光催化降解尾气涂层性能评价装置研究涂层的尾气降解性能;利用热重分析、接触角、防玷污性等手段研究了不同掺量阻燃剂和自清洁助剂涂层的阻燃性和自清洁性能。测试结果表明:该涂层铅笔硬度,拉拔强度,附着力和耐老化性能良好,2 h内对NO_x、CO、CO_2的催化降解效率依次为67.40%、25.10%、27.64%;涂层厚度1 mm时,耐火极限最终平稳温度为300℃;与水的接触角高达159°,耐沾污性等级≤2。

摘要：以可溶性铋盐和溴化钠为原料,通过一步法水热处理,合成了外形规则的溴氧化铋(Bi OBr)微米薄片。借助X射线粉末衍射和扫描电子显微镜分别对产物进行了物相和形貌表征;采用正交设计优化原理,试验考查了p H值、可见光功率、Bi OBr投加量和反应时间4个主要因素,对水溶液中四氯化碳(CCl4)催化降解的综合作用结果;同时,依据所得最优化工艺条件,进一步研究了单一因素p H值及可见光功率的变化对CCl4降解效果的影响。研究结果表明:合成得到的Bi OBr属于结晶度良好的正方薄片状高纯晶体;Bi OBr可见光催化降解CCl4的影响因素从主到次的顺序依次为:降解时间>p H值>可见光功率>Bi OBr投加量;最优条件下CCl4的最大降解率可达91.72%。p H<7的酸性环境有助于CCl4的催化降解;可见光功率的增大可促进CCl4降解率的提升,但以中等强度(550 W)的可见光功率更为可取。

摘要：近年来,随着全球科学技术的进步和工业的不断发展,人们的经济生活水平有了极大的提高,但同时也造成能源短缺和环境污染问题,成为21世纪制约经济和社会进一步发展的严重瓶颈,因此开发和研究环保和可再生的绿色能源技术是一项紧迫任务.自首次报道用二氧化钛为电极、采用光电化学分解水制氢之后,光催化分解水制氢引起了人们极大的兴趣,并被认为是缓解全球能源问题的最有希望的解决方案之一.其中,实现有效的太阳能制氢生产中最关键因素是设计稳定、高效和经济的光催化剂,并且能够利用可见光区进行工作(入射到地球上46%的太阳光谱是可见光).聚合物石墨相氮化物(g-C_3N_4)作为一种对可见光响应的新型无机非金属半导体光催化剂,被认为是一种"可持续"有机半导体材料,目前已并被广泛应用于各种光催化反应中.但是由于其光生电子-空穴在动力学上具有相对较大的复合速率,单纯g-C_3N_4的光催化活性远远达不到人们的要求.因此,应该尽可能的提高电荷转移动力学来抑制g-C_3N_4中光生电荷的复合,从而提高光生电荷从g-C_3N_4转移至反应位点的迁移速率.在前期研究的基础上,本文利用钒氧酞菁(VOPc)分子通过p-p相互作用以修饰g-C_3N_4的表面和电子结构,从而提高其光生电子-空穴的分离效率,最终极大提升其可见光光催化制氢性能.本文采用紫外可见光谱(UV-vis),高分辨透射电镜(HRTEM),傅里叶变换红外光谱(FT-IR), X-射线能谱(XPS),稳态光致发光光谱(PL),时间分辨光致发光光谱(TRPL),光电流和阻抗等一系列表征手段研究了VOPc/g-C_3N_4(VOPc/CN)复合催化剂的结构和性质.FT-IR, XPS及mapping等结果表明, VOPc分子已经成功引入到g-C_3N_4表面且未对其晶相、电子结构及其纳米片结构产生显著影响;UV-vis结果显示, VOPc分子成功引入并通过非共价键的p-p作用连接.总之,引入VOPc分子即拓展了催化剂对可见光的响应区域,又有利于光生载流子的传递和光生电子-空穴对的有效分离.当引入4wt%的VOPc分子时, VOPc/CN复合光催化剂的产氢速率增加至65.52μmolh-1, 420 nm处的量子效率高达6.29%,是单纯g-C_3N_4的6倍.此外,该催化剂在可见光下连续照射反应20 h后,其光催化活性几乎没有降低,表现出良好的光化学稳定性.由于两者LUMO和HOMO轨道之间的良好匹配,在光催化过程中光生电子-空穴在VOPc和g-C_3N_4之间实现了空间分离,有效阻止了光生电子-空穴对的复合,因而g-C_3N_4光催化制氢性能显著提升.同时对比了利用NiS和Ni Px做助剂的g-C_3N_4的可见光光催化制氢性能.结果显示, VOPc/CN复合光催化剂具有较好的光催化性能.总之,本文通过一种简单、经济、有效的方法将两种新兴的功能材料有机地复合在一起,用于可见光照射下高效光催化制氢,为以后合理地开发用于太阳能转换的更为高效经济的材料提供了一个新的思路.

摘要：设计了一个综合化学实验——Ag_(3)PO_(4)/g-C_(3)N_(4)光催化剂的制备、催化性能分析及表征研究。通过光催化剂的合成、活性与稳定性测试及结构表征,使学生了解可见光催化这一化学前沿领域,提高学生对已学知识融会贯通的能力,提升学生学习化学的兴趣。该实验综合了材料合成和表征、仪器操作和数据分析能力的培养,并融入课程思政元素,对于学生创新实践能力的培养有促进作用,可适用于高年级综合化学实验。