氧化石墨烯π-π非共價(jià)鍵負(fù)載四（對(duì)-羧基苯基）金屬卟啉催化性能研究.pdf

1、細(xì)胞色素P-450酶是一種自然界廣泛存在的生物催化劑，其是由原卟啉鐵和蛋白質(zhì)形成的空腔結(jié)構(gòu)生物酶。該生物酶給綠色工業(yè)仿生催化劑提供了一個(gè)很好的模型。人們?cè)谟幂d體固載金屬卟啉模擬細(xì)胞色素P-450酶的結(jié)構(gòu)功能時(shí)，試圖通過各種配位作用來調(diào)節(jié)金屬卟啉的催化活性，研究其影響催化活性的本質(zhì);也試圖通過改變載體的比表面積來提高固載的金屬卟啉中心暴露于氧化劑和被催化氧化底物的接觸率。研究結(jié)果顯示，載體和金屬卟啉之間的配位作用會(huì)改變金屬離子和軸向配體的

2、電子云密度，從而，促進(jìn)了金屬卟啉的催化活性。此外，載體比表面積越大，金屬離子就會(huì)分散的越均勻，其催化活性也就越高。因此，本工作采用具有路易斯堿特色結(jié)構(gòu)（大π電子結(jié)構(gòu)特色）和大比表面積及其較好穩(wěn)定性且環(huán)保的氧化石墨烯作為載體，模擬細(xì)胞P-450的蛋白質(zhì)載體和高比表面的空腔結(jié)構(gòu)，特別是利用氧化石墨烯特殊的π電子結(jié)構(gòu)，通過π-π非共價(jià)鍵作用把金屬卟啉負(fù)載上去，以調(diào)節(jié)金屬卟啉中心離子的正電性并有效分散催化中心金屬離子，來探索提高所固載的金屬卟啉

3、的催化活性。以甲苯作為探針，去探究這些氧化石墨烯固載金屬卟啉催化氧化甲苯的性能。本工作的研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.簡(jiǎn)單介紹金屬卟啉、氧化石墨烯以及甲苯的催化氧化研究進(jìn)展。
　　2.通過參考相關(guān)的文獻(xiàn)，合成氧化石墨烯(GO)、四（對(duì)-羧基苯基）金屬卟啉(M TCPP Cl)，以及運(yùn)用π-π非共價(jià)鍵作用合成負(fù)載催化材料M TCPP Cl/GO。
　　3.使用傅里葉紅外光譜法(FT-IR)、紫外光譜分析法（UV-vis）、X射

4、線光電子能譜分析(XPS)、掃描電子顯微鏡(SEM)、熱重分析(TG)以及比表面積測(cè)試(BET)等方法，對(duì)GO、MTCPP Cl和M TCPP Cl/GO進(jìn)行表征分析，確定其結(jié)構(gòu)、固載方式以及穩(wěn)定性。
　　4.通過單因素變量法探究其催化氧化甲苯的性能。探究反應(yīng)溫度、壓力、時(shí)間以及催化劑使用量等因素對(duì)催化材料的催化性能的影響，獲得最佳反應(yīng)條件，并在此基礎(chǔ)下，重復(fù)利用三種負(fù)載催化劑催化氧化甲苯，研究負(fù)載金屬卟啉的催化性能和其結(jié)構(gòu)之間的

5、關(guān)系。
　　5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，四（對(duì)-羧基苯基）錳卟啉(Mn TCPP Cl)、四（對(duì)-羧基苯基）鐵卟啉(Fe TCPP Cl)以及四（對(duì)-羧基苯基）鈷卟啉(Co TCPPCl)催化氧化甲苯的產(chǎn)率、轉(zhuǎn)化率以及轉(zhuǎn)化數(shù)都沒有其相應(yīng)的負(fù)載催化材料好。而且，三種金屬卟啉只能催化使用一次，而三種負(fù)載催化材料均可重復(fù)使用4次，且重復(fù)催化效果穩(wěn)定。其中，Co TCPP Cl/GO重復(fù)催化甲苯的平均轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率要比CoTCPP Cl的催化結(jié)果高2