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據(jù)了解,二氧化鈦光催化降解作為一種綠色的氧化方法,在有機污染物降解方面的應(yīng)用越來越受到重視。此前所應(yīng)用的非可見光――紫外光激發(fā)二氧化鈦所產(chǎn)生的空穴及羥基自由基具有很強的氧化性,雖然能夠?qū)⒋蟛糠钟袡C污染物氧化分解為二氧化碳、水等無機產(chǎn)物,但因為這種催化產(chǎn)生的是無選擇性的強氧化能力,使得光催化選擇性氧化方面的研究一直進展緩慢。
中科院化學(xué)所光化學(xué)院重點實驗室日前成功利用染料/TiO2(二氧化鈦)可見光光催化反應(yīng)原理,有效避免了空穴和羥基自由基的產(chǎn)生,可在常溫常壓下直接利用分子氧,高選擇性地將醇類化合物氧化為對應(yīng)的醛,成功將可見光催化用于有機物的綠色選擇性氧化反應(yīng)。
國內(nèi)二氧化鈦光催化降解功能日益加強
在國家自然科學(xué)基金委、科技部以及中科院的資助下,該課題組成功地將二氧化鈦光催化降解反應(yīng)從紫外光區(qū)拓展到可見光區(qū),從而實現(xiàn)在太陽光照射下光催化消除污染物的研究。通過對光催化機理的不斷深入研究,科研人員發(fā)現(xiàn),在光催化反應(yīng)過程中,如果能夠抑制染料自由基和氧氣及活性氧物種的反應(yīng),就可以使染料分子催化循環(huán)而不發(fā)生降解。他們選擇具有適合氧化還原電位的蒽醌類染料茜素紅(一種便宜的商品化染料),構(gòu)建了可見光光催化體系。在可見光照射下,茜素紅可高選擇性地氧化有機溶劑中的醇類化合物,生成相應(yīng)的醛類化合物。該體系適用于芳香醇、脂肪醇、含α-β雙鍵的醇、含氮雜原子的醇等一級醇的選擇性氧化,選擇性高于99%,轉(zhuǎn)化數(shù)(TON)可高于600。
與現(xiàn)有醇類催化氧化的方法,如在高溫高壓條件下使用貴金屬的催化反應(yīng),或使用強氧化劑以及過氧酸等的氧化方法相比,該體系可在室溫下進行,以可見光為驅(qū)動力,以氧氣為氧化劑,體系中不涉及貴金屬和過渡金屬離子,也沒有強氧化劑和酸堿,是一種綠色的選擇性氧化方法。