二氧化钛光催化技术成功拓展到可见光区
01月16日讯
中科院化学所光化学院重点实验室日前成功利用染料/TiO2(二氧化钛)可见光光催化反应原理，有效避免了空穴和羟基自由基的产生，可在常温常压下直接利用分子氧，高选择性地将醇类化合物氧化为对应的醛，成功将可见光催化用于有机物的绿色选择性氧化反应。 在国家自然科学基金委、科技部以及中科院的资助下，该课题组成功地将光催化反应从紫外光区拓展到可见光区，从而实现在太阳光照射下光催化消除污染物的研究。通过对光催化机理的不断深入研究，科研人员发现，在光催化反应过程中，如果能够抑制染料自由基和氧气及活性氧物种的反应，就可以使染料分子催化循环而不发生降解。他们选择具有适合氧化还原电位的蒽醌类染料茜素红(一种便宜的商品化染料)，构建了可见光光催化体系。在可见光照射下，茜素红可高选择性地氧化有机溶剂中的醇类化合物，生成相应的醛类化合物。该体系适用于芳香醇、脂肪醇、含α-β双键的醇、含氮杂原子的醇等一级醇的选择性氧化，选择性高于99%，转化数(TON)可高于600。 与现有醇类催化氧化的方法，如在高温高压条件下使用贵金属的催化反应，或使用强氧化剂以及过氧酸等的氧化方法相比，该体系可在室温下进行，以可见光为驱动力，以氧气为氧化剂，体系中不涉及贵金属和过渡金属离子，也没有强氧化剂和酸碱，是一种绿色的选择性氧化方法。 据了解，二氧化钛光催化作为一种绿色的氧化方法，在有机污染物降解方面的应用越来越受到重视。此前所应用的非可见光——紫外光激发二氧化钛所产生的空穴及羟基自由基具有很强的氧化性，虽然能够将大部分有机污染物氧化分解为二氧化碳、水等无机产物，但因为这种催化产生的是无选择性的强氧化能力，使得光催化选择性氧化方面的研究一直进展缓慢。