铋系和负载型催化剂的制备及其对光催化有机合成反应的性能研究

摘要

长期以来，环境污染问题和能源危机问题是一直影响人类生存的两大问题，科学家研究了许多方法来解决这两大难题，其中半导体光催化作为一种行之有效的方法具有能将太阳能转化为化学能的特性，已经受到了广泛的关注，在有机污染物的降解，水分解和有机合成领域普遍应用。本文研究的是光催化剂在有机合成领域中的应用，因Bi2WO6和Bi4Ti3O12有着较高的光催化活性和稳定性，从而被选为研究对象。 通过使用Bi2WO6和Bi4Ti3O12两种半导体，由水热法，超声波法和NaBH4还原法制备了一系列不同类型的Bi2WO6，不同含量的Bi4Ti3O12/Bi2WO6和Au/Bi4Ti3O12催化剂，并通过粉末X射线衍射（XRD）等表征方法对催化剂的形貌、结构和价态进行表征，由SEM表征结果可以发现：性能良好的Bi2WO6（硝酸法，pH=4-5，130℃）是由窄的纳米片组装而成的花状微球结构，60%Bi4Ti3O12/Bi2WO6排列均匀有层次，4%Au/Bi4Ti3O12具有由纳米片填充而成的分层球状结构，将这三种催化剂通过UV-vis DRS和PL表征可以发现其在可见光区域均有吸收且均能有效的抑制光生电荷和空穴的重组，从而证明了催化剂的优异性能。 进而将Bi2WO6、Bi4Ti3O12/Bi2WO6和Au/Bi4Ti3O12分别应用于α-烷基化和胺化反应中，数据显示：由硝酸法制备，pH=4-5，130℃时的Bi2WO6，两相复合比例为60%时的Bi4Ti3O12/Bi2WO6和Au的负载量为4%时的Au/Bi4Ti3O12催化剂活性最高。通过对多种变量的优化使得效果达到最佳，并且在保证最优条件下深入研究了醇类，酮类与胺类衍生物对反应的影响，也探究了其他可能对反应造成影响的因素，例如：波长和光强，最终对催化剂进行了循环能力和活性物种的测试。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 半导体光催化剂的研究

1.3 Au纳米粒子的概述

1.4 醇与酮的α-烷基化反应的研究现状

1.5 合成亚胺反应的研究现状

1.6 本文选题意义及研究内容

第二章 实验试剂及仪器

2.1实验试剂

2.2 实验仪器

2.3 表征方法及分析条件

第三章 催化剂的制备与表征结果的讨论

3.1 催化剂的制备

3.3催化剂活性测试

3.4 小结

第四章Bi4Ti3O12/Bi2WO6的制备及光催化苯甲醇与苯乙酮α-烷基化反应的研究

4.1引言

4.2 催化剂的制备

4.3 催化剂的表征结果与讨论

4.4 BTO/BWO光催化剂的活性测试

4.5 小结

第五章Au/Bi4Ti3O12光催化醇与胺选择性合成亚胺反应的性能研究

5.1 引言

5.2 Au/Bi4Ti3O12催化剂的制备

5.3 催化剂的表征结果及讨论

5.4 催化剂活性测试

5.5 小结

第六章 论文总结与展望

参考文献

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致谢