天然高分子担载类卟啉金属配合物的制备及催化性能研究

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类卟啉金属配合物(如金属酞菁、金属卟啉等)是一类平面大环配合物,它们以独特的高催化活性与选择性已成为许多领域重要的催化剂,另外,酞菁还是一类很好的光敏剂,因此,类卟啉金属配合物是非常有发展前景的一类功能高分子材料。壳聚糖是一种性能优良的天然高分子材料,且壳聚糖金属络合物大多对氧化还原反应表现出较高的催化活性和选择性,是催化剂载体的一种理想选择。将类卟啉金属配合物担载于高分子载体上制成非均相催化剂,不仅可以避免由于酞菁、卟啉分子易形成二聚体而使其催化活性显著降低等问题,而且还可使处理后的催化剂非常容易回收循环利用。因此,合成新型负载型类卟啉金属系列配合物应用于光催化,催化氧化各种烯烃、芳香烃等具有重要意义。该论文在本课题组有关高分子聚类卟啉金属配合物合成与性能研究的基础上,合成了一系列壳聚糖担载类卟啉金属配合物,并研究了其光催化及催化氧化性能。论文分如下四部分:第一章,首先介绍了类卟啉金属化合物的结构和性质,然后对几种天然高分子载体结构、性质及其担载类卟啉化合物在催化方面的应用进行了综述。第二章,将酞菁担载于壳聚糖膜上制得壳聚糖-酞菁膜(CTS-M-CoPc),并利用红外光谱、紫外光谱、热重分析、扫描电镜、X射线衍射、凝胶色谱-十八角激光光散射等方法对CTS-M-CoPc及其原料进行了表征。在高压汞灯照射下,将CTS-M-CoPc置于罗丹明B溶液中,研究CTS-M-CoPc对罗丹明B溶液的光降解性能。结果表明,罗丹明B水溶液的初始浓度为1×10-5 mol/L,催化剂用量为0.5 g/L,pH=6时,CTS-M-CoPc对罗丹明B水溶液的光降解率最大。第三章,制备了壳聚糖-酞菁微球(CTS-MS-CoPc),并进行了结构表征。以分子氧为氧化剂氧化异丙苯,考察了CTS-MS-CoPc的催化氧化性能。结果表明,该高分子催化剂对异丙苯氧化表现出较高的催化活性,氧化产物主要为异丙苯过氧化氢(CHP)和2-苯基-2-丙醇(PP),最佳反应温度宜控制在100°C左右,适宜的催化剂/异丙苯用量比为1mg/2mL。发现添加微量离子液体对CTS-MS-CoPc的催化活性有一定影响。CTS-MS-CoPc对环己烯和其它芳香烃的催化性能也被考察,研究发现该高分子催化剂也表现出了优越的催化氧化性能。第四章,将卟啉担载于壳聚糖微球上,制得壳聚糖-卟啉微球[CTS-MS- TPPS4-M (M=Cu,Zn,Co,Ni)]并进行了结构表征。以分子氧为氧化剂氧化异丙苯,考察了CTS-MS-TPPS4-M的催化氧化性能。发现CTS-MS-TPPS4Cu的催化氧化性能较强。结果表明:利用壳聚糖膜,壳聚糖微球担载类卟啉金属配合物具有较高的催化活性,是一类具有潜在应用价值的新型高分子催化剂。
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