新型tio,2光催化剂用于nadh再生的研究

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1、天津大学硕士学位论文新型TiO<,2>光催化剂用于NADH再生的研究姓名：吕陈秋申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：姜忠义20050201摘要大部分氧化还原酶的催化反应需要辅酶NADH作为还原剂参与，由于氧化还原酶应用广泛而NADH价格昂贵，使得NADH的再生成为研究热点。光化学法由于利用廉价而洁净的光能而逐渐受到关注。本课题研制了新型Ti02光催化剂并将其用于可见光照射下的NADH再生。碳纳米管掺杂的Ti02能够被可见光所激发，在NADH的光化学再生中表现出极高的光催化活性。石墨掺杂的Ti02能够

2、吸收80％左右的可见光，但在可见光照射下不具备光催化活性。这是因为由于碳纳米管具有半导体的性质，容易接受光生电子，而成为光生电子的捕获中心。另外，碳纳米管和Ti02之间存在一定的相互作用，碳纳米管的存在使Ti和O的结合能向高能级跃迁至461．00eV和532．25eV，而石墨的掺杂并没有引起Ti02结合能的变化，其储存的光能在光化学再生NADH的过程中并未有效的转化为化学能。通过与含有机碳的Ti02进行比较发现，结合能级的跃迁主要受到碳氧双键的影响。原子结合能越高，光催化剂的光催化活性越高。锌卟啉修饰的碳

3、纳米管掺杂Ti02能够吸收38％左右的700nm～1100nm区间内的可见光，40％～75％的400nm～700mn区间内的可见光。锌卟啉能够增强Ti02对400nm-700nm区间可见光的吸收，碳纳米管能够增强700nm—1100rim区间可见光的吸收。碳纳米管对结合能的提高大于锌卟啉，锌卟啉和碳纳米管的共同作用使锌卟啉修饰的碳纳米管掺杂Ti02的Ti2p3，2和Ols结合能分别向高能级跃迁至461．25eV和532．48eV，使之在NADH的光化学再生中表现出很高的催化活性，反应10h时NAD+转化率

4、达到77-3％。较低的pH值和较高的温度有利于提高NADH的生成速率和NAD+的转化率，[Cp*Rh(bpy)(S20)]”初始浓度对反应的影响大于NAD+初始浓度的影响。考察各个因素，得出光化学再生NADH的最佳条件为：pH6．0，37*(2，NAD+初始浓度O．2raM，[cp+Rh(bpy)(n20)]”初始浓度0．3mM～0．5mM。各电子供体的供电能力顺序为：巯基乙醇>EDTA>抗坏血酸>甲酸钠>H20。此外，02的存在阻碍了Ti02表面的还原反应，而还原性气体H2的通入有利于NADH再生反应的

5、进行，H2存在下，以巯基乙醇为电子供体时，NAD+转化率可达到94．29％(31℃，pH7．O)。关键词：NADH，光化学再生，Ti02，碳纳米管，石墨，锌卟啉ABSTRACTAsmanyredox-enzymesdependOllthecommonNADH-cofactorandthefactorisusuallyexpensive．researchinterestinregenerationOfNADHcontinuestogrowveryrapidlyandvariousmethodshavebee

6、ninvesitgated．Amongthemphotochemicalmethodcapturesmoreandmoreinterestinrecentyearsbecauseoftheefficientutilizationofcheapandcleansolarenergy．HereinwestudiedthepreparationofnovelTi02photocatalystsandusedtheminthephotoregenerationofNADHundervisiblelight．Car

7、bonnanotubedopedTi02couldbeexcitedbyvisiblelightandshowedhighphotocatalyticactivityintheregenerationofNADH．GraphitedopedTi02couldabsorbabout80％visibleligh_c，butthenegligiblephotoreacfioncouldbefoundundervisiblelight．ThiscouldbeattributedtothefactthatCarbo

8、nnanotubewithexceptionalsemiconductorpropertiescouldacceptphotoelectron船theelectrontrapcenter．Ontheotherhand，thereWaSasubstantialinteractionbetweenTi02andcarbonnanotube．Theexsitenceofcarbonnanotubeenhancedthebinding