Tsukuda 等人采用聚合物 PVP 固载 Au 纳米簇催化氧化醇成醛,结果表明,Au 纳米簇的 尺寸对于催化活性具有决定性作用,如图 1。1[9]。

图 1。1 催化剂的粒径对转化率的影响

纳米 Ag 由于具有优良选择性,一直都是催化领域的研究热点,在氧化方面也被广泛使用。 例如,选择性氧化乙烯成环氧乙烷、选择性氧化甲烷等[10]。但是纳米颗粒在热力学上不稳定, 易团聚,因而降低了催化性能,且实际使用中二次回收困难。负载型纳米 Ag 的活性和稳定性 都远大于未负载的,而载体的本质也直接决定着纳米 Ag 的催化性能。常用的纳米 Ag 载体有 二氧化硅、凝胶微球、聚合物微球、石墨烯等[11]。Beier 等将 AgNO3 负载到多种过渡金属氧化 物载体上,催化氧化苯甲醇成苯甲醛[12]。该反应为以氧气为氧化剂,二甲苯 40。0ml,苯甲醇 19。3mmol,联苯 0。20g,Ag-Si02 100mg,反应 3h[12]。

1。2 光催化氧化

光催化通常用来指有半导体材料参与,旨在实现污水净化或者光解水以生成燃料氢的过 程。然而,近年来,越来越多的人尝试让光催化为常规的合成途径提供合理的替代方案。在光 催化反应中,运用能够发生催化诱导化学转化的有机或无机底物,在一定波长范围内,通过光 催化剂吸收光辐射而产生的电子激发态,实现合成中的化学转化。整个光催化反应过程需要满 足以下条件:光活性物质在整个反应结束后能够重生回到其原始状态;光催化剂的消耗量需要 小于化学计量的量,并且光在反应中是化学计量试剂。光催化对在精细合成中实现化学转化十 分重要,同时,也有益于实现保护环境的“可持续化学”的绿色发展观。光催化反应的另一优 势在于,与普通的化学反应过程相比,光化学反应所需条件温和,氧化能力强,有利于实现短 而高效的反应理念,不仅可以最大程度地减少副反应的发生,而且可以利用太阳光这一安全无 污染的可再生能源,符合当今绿色化学的理念。论文网

为了能够在化学合成过程中得到我们所需要的产物,必须考虑反应的选择性。为了实现反 应的选择性,我们需要对催化过程中每步反应进行条件优化。多项体系能够通过位于表面液态 膜、催化剂表面等的光敏中心附近的微环境,从而实现调控光催化进程中的选择性和催化效率。 由此,所用材料类型和材料质构特性会对光催化体系中的光吸收、反应中间产物吸附脱吸附平 衡等产生影响,由于催化位点位于光催化剂的多孔网格结构内,产物与反应物进出催化位点的 扩散控制也会被影响,这些对反应中重要物理、化学性质的影响使其成为重要的速控步骤。在 此种背景下,大家开始聚焦于纳米尺度的结构明确的复合材料的合成,这些新的合成路线可能 为更好地设计活性位点提供了借鉴,这对于包括光催化反应在内的几乎所有的选择性催化过程 具有重大的意义。同时,催化剂固态载体的另一优势是能够使光催化剂更容易被处理和回收[13]。

在众多的光催化剂中,TiO2 以其优良的催化性能、稳定的化学性能、使用寿命较长、安全 无毒副作用等优点而被大众广泛接受。常见的光催化体系包括基于 TiO2 以及高分散的钒、铬、 钛的氧化物与多钨酸盐的体系等,这些光催化体系的主要的光过程类似,即光吸收诱导电荷分 离,形成荷正电的空穴从而氧化有机底物。光催化的很多过程都与氧气存在条件下进行的氧化 反应有关,其中氧气不仅捕获光生电子,也产生活性氧物种。在大多数光催化氧化过程中,大 部分涉及醇类向羰基化合物转化,以及烃类的单加氧合。在光催化氧化方面,从合成与工业的 角度来看,我们所需要的目标催化剂是能够使有机底物被像氧气那种环境友好的廉价的分子氧 化。同时光催化也要关注无氧条件下的催化反应,因为光生电荷的分离提供了氧化还原相结合 的可能性,进而易形成 C-C  、C-H 等化学键。

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