不同外围取代基中位卟啉的合成及其在水环境中的应用研究

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1、论文题目：瞎西料技大学不同外围取代基中位卟啉的合成及其在水环境中的应用研究学科门类：理学一级学科：环境科学与工程培养单位：资源与环境学院硕士生：赵冉导师：马宏瑞吕向菲2014年5月SYNTHESESoFMESo．PoRPHYRINSMoDIFIEDBYDIFFERENTSUBSTITUENTGRoUPSANDITSAPPLICATIoNSTUDYINENⅥRoNMENToFⅥ後TERAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentofthe

2、RequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByRanZhaoSupervisor：Prof．HongruiMaDoc．XiangfeiL1cIMay2014不同外围取代基中位卟啉的合成及其在水环境中的应用研究摘要鉴于卟啉分子具有结构可控、高荧光量子产率、大的Stokes位移、相对长的吸收(胗400nm)和发射(胗600nm)波长等特性，可广泛应用于太阳能电池、离子检测以及光催化降解有机污染物等环境领域。本论文首先合成了4种不同取代基的自由卟啉和相应的铜卟啉，然后选用两种极性差异较大的自由卟啉作为荧光探针，

3、对水中的痕量重金属离子(Zn2+和Cu2+)进行荧光检测。利用铜卟啉较强的可见光吸收特性，制备复合Ti02光催化剂，考察不同结构卟啉对Ti02光催化降解4．硝基苯酚的影响。主要进行以下几方面的工作t(1)合成5．(4．羟基苯基)．10，15，20．三苯基卟啉(HEPoH)、5．(4．乙酯基亚甲氧基)苯基．10，15，20．三苯基卟啉(H2PCOOE。)、5．(4．羧基亚甲氧基)苯基．10，15，20一三苯基卟啉(脚COOH)、5，15．(4一羟基苯基)．10，20．二苯基卟啉(HEP2-OH)4种自由卟啉，及相应的铜(II)卟啉。质谱、傅里叶红

4、外光谱、紫外．可见吸收光谱、核磁共振氢谱等表征结果证明卟啉合成成功。其中，紫外．可见吸收光谱表明，不同取代基自由卟啉的紫外．可见吸收曲线差异较小，说明中位取代基的改变对卟啉分子内电子的跃迁方式影响较小。(2)利用极性差异较大的H2PoH和H2PcooEt两种自由卟啉用于水中Zn2+和Cu2+的痕量检测，结果显示，HEPoH为荧光增强型探针，单独体系时，对Zn2+的检测灵敏度强于Cu2+，但选择性较低：HEPcooEt为荧光猝灭型探针，单独体系时，对Zn2+和Cu2+的检测灵敏度都较强，对Cu2+有较高的选择性。对比两种探针的灵敏性和选择性，H2

5、PcooEt具有更高的应用前景。(3)利用合成的4种自由卟啉及4种铜卟啉敏化Ti02，制备得到8种复合光催化剂，并对其进行表征。X射线衍射的图谱说明，溶胶．凝胶法合成的Ti02呈现锐钛矿型，且卟啉敏化Ti02后，只存在于Ti02表面，并没有影响其晶型，对催化剂(101)面粒径比较结果显示，催化剂均为纳米型，所有卟啉对晶粒尺寸影响较小。扫描电镜和红外光谱数据都证明卟啉存在于Ti02表面。(4)利用卟啉．Ti02复合光催化剂降解4一硝基苯酚溶液，在金卤灯照射下，考察其光催化特性。研究发现，所有光催化反应均符合一级动力学方程。比较发现，CUPoH．T

6、i02、CuPcooH．Ti02复合光催化剂的脱色效率较高，CuPcooEt-Ti02复合光催化剂的脱色速率较快。(5)通过加入H202改变反应条件，研究不同催化剂中卟啉与H202对催化过程产生协同作用。结果表明，加入H202后的催化体系呈现4．硝基苯酚主体结构的破坏，产生大量的·OH都需要在反应60min以后。比较发现，CUPoH、CUPCOOH与H202的协同催化效果最好，极性过大或者过小完全降解效果都不好，这也与前面未加H202时，其脱色效率规律类似。关键词：卟啉，荧光探针，光催化，4．硝基苯酚，铜离子，锌离子SYNTHESESOFMES

7、o．PoRPHYRINSMoDIFIEDBYDIFFERENTSUBSTITUENTGRoUPSANDITSAPPLICATIoNSTUDYINENⅥRoNMENToFⅥ後TERABSTRACTDuetoitscontrolled咖c眦，highfluorescencequantumyield，largestokesshift，longabsorption(L>400nm)andemission(L>600nm)wavelength，porphyrinshavebeenextensivelyusedasexcellentphotosensiti

8、zerindyes·sensitizedsolarcellsthedetectionoftraceheavymetalionsinwater,andp