二氧化鈦光催化技術(shù)成功拓展到可見光區(qū)
2009-01-16 來源：中國化工報(bào)
中科院化學(xué)所光化學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室日前成功利用染料/TiO2（二氧化鈦）可見光光催化反應(yīng)原理，有效避免了空穴和羥基自由基的產(chǎn)生，可在常溫常壓下直接利用分子氧，高選擇性地將醇類化合物氧化為對(duì)應(yīng)的醛，成功將可見光催化用于有機(jī)物的綠色選擇性氧化反應(yīng)。
在國家自然科學(xué)基金委、科技部以及中科院的資助下，該課題組成功地將光催化反應(yīng)從紫外光區(qū)拓展到可見光區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)在太陽光照射下光催化消除污染物的研究。通過對(duì)光催化機(jī)理的不斷深入研究，科研人員發(fā)現(xiàn)，在光催化反應(yīng)過程中，如果能夠抑制染料自由基和氧氣及活性氧物種的反應(yīng)，就可以使染料分子催化循環(huán)而不發(fā)生降解。他們選擇具有適合氧化還原電位的蒽醌類染料茜素紅（一種便宜的商品化染料），構(gòu)建了可見光光催化體系。在可見光照射下，茜素紅可高選擇性地氧化有機(jī)溶劑中的醇類化合物，生成相應(yīng)的醛類化合物。該體系適用于芳香醇、脂肪醇、含α-β雙鍵的醇、含氮雜原子的醇等一級(jí)醇的選擇性氧化，選擇性高于 99%，轉(zhuǎn)化數(shù)（TON）可高于600。
與現(xiàn)有醇類催化氧化的方法，如在高溫高壓條件下使用貴金屬的催化反應(yīng)，或使用強(qiáng)氧化劑以及過氧酸等的氧化方法相比，該體系可在室溫下進(jìn)行，以可見光為驅(qū)動(dòng)力，以氧氣為氧化劑，體系中不涉及貴金屬和過渡金屬離子，也沒有強(qiáng)氧化劑和酸堿，是一種綠色的選擇性氧化方法。
據(jù)了解，二氧化鈦光催化作為一種綠色的氧化方法，在有機(jī)污染物降解方面的應(yīng)用越來越受到重視。此前所應(yīng)用的非可見光——紫外光激發(fā)二氧化鈦所產(chǎn)生的空穴及羥基自由基具有很強(qiáng)的氧化性，雖然能夠?qū)⒋蟛糠钟袡C(jī)污染物氧化分解為二氧化碳、水等無機(jī)產(chǎn)物，但因?yàn)檫@種催化產(chǎn)生的是無選擇性的強(qiáng)氧化能力，使得光催化選擇性氧化方面的研究一直進(jìn)展緩慢。
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（責(zé)任編輯：藍(lán)劍）
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