【摘要】：利用光催化選擇性氧化烷烴和芳烴類化合物制備高附加值醛、酮化合物具有非常重要的意義。目前該方面的研究主要存在的不足包括催化效率低、催化劑范圍窄、需要利用紫外光或有毒溶劑等缺點(diǎn)。Bi2WO6作為一種價(jià)格低廉、簡單易得的光催化劑,因具有良好的可見光響應(yīng)、適當(dāng)?shù)哪軒恢煤蛯訝罱Y(jié)構(gòu)等性質(zhì)而備受光催化研究者的關(guān)注。近年來,Bi2WO6已在光催化氧化醇類化合物的研究中表現(xiàn)出較好的光催化性能。本文一方面用簡單的水熱法制備花狀Bi2WO6,探索其在可見光下選擇性氧化甲苯類化合物的應(yīng)用；另一方面通過調(diào)節(jié)制備條件,合成不同結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的Bi2WO6,探究制備條件對(duì)其形貌結(jié)構(gòu)等性質(zhì)的影響,并嘗試揭示Bi2WO6催化劑結(jié)構(gòu)與選擇性氧化性能之間的關(guān)系。本論文的主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新性結(jié)果歸納如下：1.利用簡單的水熱法,合成了由片狀自組堆積而成的花狀結(jié)構(gòu)Bi2WO6,并以該花狀Bi2WO6為催化劑,實(shí)現(xiàn)了在溫和的條件下(常溫、常壓、無溶劑及可見光)高選擇性氧化甲苯合成苯甲醛(選擇性為96%)。底物拓展的研究結(jié)果顯示,花狀Bi2WO6對(duì)甲苯衍生物的選擇性氧化都具有較好的活性,其氧化作用主要發(fā)生在飽和a碳的碳?xì)滏I上。通過自由基控制實(shí)驗(yàn)對(duì)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了探究。研究結(jié)果表明,與大部分研究報(bào)道的光催化選擇性氧化機(jī)理不同的是,該體系中羥基自由基和超氧自由基的參與很少,空穴是關(guān)鍵的活性物質(zhì),其直接氧化甲苯形成芐基自由基的過程是反應(yīng)的控速步驟,O2進(jìn)攻芐基自由基生成過氧中間體,最終脫水形成苯甲醛。2.通過調(diào)節(jié)Bi2WO6的制備條件(晶化溫度和時(shí)間、pH值及HNO3加入的量),獲得了具有不同性質(zhì)的Bi2WO6光催化劑。采用粉末X-射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X-射線光電子能譜(XPS)和紫外-可見漫反射(UV-vis DRS)等表征手段,研究制備條件對(duì)催化劑的形貌結(jié)構(gòu)、組成等性質(zhì)的影響。結(jié)果表明,較高的晶化溫度(140℃)或在中性、堿性條件下均有利于形成高結(jié)晶度和強(qiáng)可見光吸收的Bi2WO6;加入HNO3主要通過影響晶體生長過程中離子的溶解度,從而改變催化劑的結(jié)晶性質(zhì)和表面原子組成�？疾焖艬i2WO6光催化選擇性氧化甲苯合成苯甲醛的反應(yīng)活性,并探究其結(jié)構(gòu)與光催化性能的構(gòu)-效關(guān)系。結(jié)果表明,在形成具良好可見光吸收的Bi2WO6晶體的基本條件下,(200)晶面的暴露和表面O原子的濃度是影響催化劑的選擇性氧化性能的重要因素,其中催化劑表面的W-O、Bi-O缺陷和吸附氧有利于提高其選擇性氧化性能。
【圖文】：

圖１．１半導(dǎo)體光催化劑受光激發(fā)所發(fā)生反應(yīng)的主要過程ｔｗ逡逑

逡逑化劑活性有很大的影響，，并提出了該體系Ｔｉ0２光催化氧化環(huán)己q<的可能機(jī)理。如圖１．２逡逑所示，催化劑受到光的激發(fā)，表面的徑基與環(huán)己燒之間發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生水和環(huán)己基，而逡逑0２被Ｔｉ（ｍ）激活形成超氧自由基，環(huán)己基和超氧自由基的結(jié)合生成中間產(chǎn)物，最后生逡逑成環(huán)己麗并將哲基重新儲(chǔ)存在Ｔｉ0２表面。逡逑奪昧鎮(zhèn)逡逑0邋＾邐，０？？邋0Ｈ－逡逑ＯＨ邐％邋ＯＨ邐Ｏｊ－邋0Ｈ逡逑Ｖ邋—祈口＇布邋？［邋Ｉ如０吊］邋邋邋ｒ禹０育韓Ｖ逡逑。式？Ｈ邋ｗ邋￡．邋Ａ逡逑\。叮幀�？逦７w簦裕疲椋鑠澹澹赍義希跡潁

本文編號(hào)：2559496