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噻吩醛缩合苯二胺有机敏化剂及其敏化二氧化钛光催化研究

甄远  
【摘要】:锐钛矿型二氧化钛可用于太阳能电池、光催化制氢和光催化有机化合物降解等领域而备受人们的关注。人们为提高其光电转化率,采取的措施之一是对其进行有机染料敏化,将吸收光由紫外区引入可见光区。研究表明,具有大π共轭体系芳香类为母体的有机化合物可能成为一类有效的二氧化钛敏化染料。噻吩作为吡啶和苯的等π电子体,具有较为稳定的五元杂硫原子芳香环结构特点,可以和有机胺通过缩合反应,形成具有大π共轭体系的有机染料分子。因此,设计合成新的噻吩缩胺化合物及其敏化二氧化钛光催化研究具有重要的理论意义和实际价值。本论文正是基于这一出发点,主要完成了如下工作: 1.分别以邻苯二胺、对苯二胺与2-噻吩甲醛进行缩合反应,制备了1-(2-噻吩亚甲基)-2-(2-噻吩基)苯并咪唑(L1)和2-噻吩甲醛缩对苯二胺双Schiff碱(L2)。在制备1-(2-噻吩亚甲基)-2-(2-噻吩基)苯并咪唑过程中对传统制备方法进行了改进,用稀土盐取代了传统制备方法中所使用的氧化剂作为催化剂,使得合成反应容易得到的目标产物唯一,基本不会出现其他的反应副产物。 2.采用合成得到的两种有机敏化剂对纳米TiO_2进行表面修饰,以敏化二氧化钛为光催化剂、以4-NP为氧化底物,在300m紫外光下研究了光催化降解效果,发现底物与纳米TiO2比例为20μmol:1g时光催化效果最佳。 3.应用多种方法如一般制备法,模板法,水热法等制备了不同金属中心的配合物:L12CoCl2、L12NiCl2(一般合成法),L12CdCl2(模板法)和L12MnCl2(水热法)。对所得配合物通过元素分析,红外分析、固体荧光分析和TG-DSC进行表征;还获得了配合物的单晶,进行了它们的单晶衍射结构。结果表明,这些配合物均具有配位数位4的结构单元,呈畸变的四面体结构,晶体结构中存在不同的氢键扩展结构。 综上,论文设计合成了两种新的噻吩醛缩胺有机化合物,并在配体L1的合成方法上有一定的创新和突破,对苯并咪唑类化合物的合成具有重要的意义。两个有机化合物敏化的二氧化钛均具有光催化降解有机化合物功能,可发展成为有机物废水处理新材料。


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