基于电子给体-受体结构光敏剂的构建及其光氧化性能研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:JAVA01
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太阳能作为一种清洁可再生的能源,在光催化领域已有广泛的应用。在太阳能光化学转化方面,能量传递和电子转移起着基础性的重要作用。但是,大多数光敏剂的电子转移和能量传递效率较低,限制了其在光催化领域的发展。因此,构建高效的光敏剂调控光催化过程中的电子转移和能量传递过程,是高效利用太阳能的关键。本论文通过构建供吸电子(D-A)结构,制备了基于共价有机框架(COFs)和石墨相氮化碳(g-C3N4)的高效光敏剂,将其应用到光催化领域,并进一步探究了D-A结构对电子、能量定向转移及光氧化性能的影响。以三醛基均苯三酚(Tp)和对苯二胺为原料,通过溶剂热法制备了以苯环为供电子基,以环酮结构为吸电子基的D-A结构的COF-Tp Pa。通过ESR和DFT理论计算证明了D-A结构能够降低单重态-三重态之间的能隙差(ΔEST),促进系间窜越过程(ISC),实现能量的定向转换和传递。与纯供电子体系的COF-LZU1相比,COF-Tp Pa显示出优异的光催化氧化1,5-二羟基萘(1,5-DHN)性能,胡桃醌收率达48.93%。通过溶剂热法制备以g-C3N4为供电子组分,以环酮结构为吸电子组分的CN-Tp光敏剂。通过ESR、时间分辨荧光光谱和DFT计算证明了吸电子组分能够实现g-C3N4中能量的定向转移,促进ISC过程。CN-Tp在光催化氧化1,5-DHN过程中具有优异的性能,胡桃醌产率从8.61%提升至49.02%。以Tp和尿素为原料,通过一步热聚法合成了含有供电子基团的CN/Tp。通过时间分辨荧光光谱和DFT计算证明供电子基团的引入成功促进了g-C3N4的电子转移过程,使其能够选择性产生超氧负离子。在温和反应条件下,CN/Tp具有优异的催化氧化苯乙烯环氧化性能,12 h时苯乙烯转化率可达45.7%。
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