《光催化/催化串聯構建C-N鍵形成反應的研究》是依託江蘇大學，由呂曉萌擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：光催化/催化串聯構建C-N鍵形成反應的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：呂曉萌
- 依託單位：江蘇大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
C-N鍵的形成是化學變化中最重要的過程之一，可以將簡單的反應前體轉化為結構複雜的分子，過渡金屬催化的偶聯反應是其形成的最為有效手段之一。本項目從原子經濟性和環境友好性原則出發，擬將光催化/金屬催化多中心串聯，催化有機合成，實現一鍋法、高效、選擇性合成C-N鍵化合物。以苯並咪唑化合物為C-N鍵形成的探針反應，反應在常溫、常壓、可見光為驅動力、水為溶劑的溫和條件下進行。主要研究催化劑的結構和性能、前體分子的結構對產物形成活性和選擇性的影響規律。運用密度泛函方法，結合實驗結果，提出可能的反應機理，為選擇性有機合成的光催化研究提供理論基礎。本項目的實施可以拓展可見光光催化在選擇性氧化合成方面的新套用，同時也為C-N（O,S,C）鍵合成反應提供新的思路，可以豐富催化化學的內容以及促進催化化學跟有機合成融合。
結題摘要
本課題利用各種控制方法和新的合成路線（如，微波輔助合成、水熱輔助合成、CVD輔助合成、原位氧化還原等方法）製備出十餘種新型複合材料，主要包括鈣鈦礦型光催化劑、板鈦礦型二氧化鈦複合光催化劑、銀/半導體氧化物光催化材料、鉍系光催化劑、表面改性銳鈦礦型二氧化鈦光催化劑、貴金屬/氧化物（Fe2O3）等材料。通過X-射線衍射、BET比表面積、UV-vis漫反射、XPS光譜分析、場致掃描電鏡（SEM）、透射電鏡(TEM)等手段對其結構和組成進行了表征。以各種染料模擬的環境有機廢水為目標污染物，最佳化實驗條件，得到的樣品在可見光光催化降解染料模擬的印染廢水方面具有較高的活性和穩定性；採用前線電子密度計算結合試驗結果對催化劑的活性進行理論解釋，得到了不同體系的結構與性能之間的關係。以苯甲醇取代苯並咪唑為選擇性氧化反應的底物（由C-H鍵形成反應取代C-N鍵形成反應），針對光催化產生的無選擇性氧化的羥基自由基，進行試驗條件和催化劑的設計，初步探索光催化選擇性氧化的影響因素，結合試驗結果進行了相應的機理研究，並與熱催化苯甲醇選擇性氧化進行比較。在前期光催化劑製備、套用的基礎上，進行了四種電極材料的製備、組裝與套用的初步探索。
