二氧化鈦光催化技術成功拓展到可見光區
2009-01-16 來源：中國化工報
中科院化學所光化學院重點實驗室日前成功利用染料/TiO2（二氧化鈦）可見光光催化反應原理，有效避免了空穴和羥基自由基的產生，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應的醛，成功將可見光催化用于有機物的綠色選擇性氧化反應。
在國家自然科學基金委、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從紫外光區拓展到可見光區，從而實現在太陽光照射下光催化消除污染物的研究。通過對光催化機理的不斷深入研究，科研人員發現，在光催化反應過程中，如果能夠抑制染料自由基和氧氣及活性氧物種的反應，就可以使染料分子催化循環而不發生降解。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溶劑中的醇類化合物，生成相應的醛類化合物。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醇的選擇性氧化，選擇性高于 99%，轉化數（TON）可高于600。
與現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，或使用強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行，以可見光為驅動力，以氧氣為氧化劑，體系中不涉及貴金屬和過渡金屬離子，也沒有強氧化劑和酸堿，是一種綠色的選擇性氧化方法。
據了解，二氧化鈦光催化作為一種綠色的氧化方法，在有機污染物降解方面的應用越來越受到重視。此前所應用的非可見光——紫外光激發二氧化鈦所產生的空穴及羥基自由基具有很強的氧化性，雖然能夠將大部分有機污染物氧化分解為二氧化碳、水等無機產物，但因為這種催化產生的是無選擇性的強氧化能力，使得光催化選擇性氧化方面的研究一直進展緩慢。
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（責任編輯：藍劍）
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