多酸的光化学和光催化上
光化学和光催化剂的应用
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光化学和光催化剂的应用光化学和光催化剂在现代科学技术中起着重要的作用。
它们可以帮助人们理解并控制光化学反应,同时还可以用于环境清洁、化学合成等领域。
在本文中,我们将介绍光化学和光催化剂的基本概念、应用和前景。
一、光化学的基本概念光化学是指光和化学反应的相互作用。
在光化学反应中,光激发物质中的电子,使其发生化学反应。
例如,当紫外线照射在氟利昂分子上时,它可以激发氟利昂分子中的一个电子,使其从第一激发态转移到第二激发态。
在这个过程中,氟利昂分子产生了一个自由基,它可以与其他分子反应。
光化学反应是一个非常快速的过程,通常只需要几个纳秒。
这种反应在大气中产生臭氧和其他有害物质,对环境造成了一定的损害。
因此,我们需要更好地理解和控制这种反应,从而减少其对环境的影响。
二、光催化剂的基本概念光催化剂是一种能够吸收和转化光能的化学物质。
它们可以帮助光化学反应进行更快速和有效,同时还可以实现高选择性反应。
在光催化剂中,通常使用金属氧化物或半导体材料。
这些材料可以在光的作用下,从其表面释放出电子和空穴,使某些化学反应发生。
目前,光催化剂已经被广泛应用于环境清洁、光合成、化学制品生产等领域。
例如,它们可以在自然光和空气的作用下,将二氧化碳转化为有机化合物,从而减少二氧化碳排放量。
此外,光催化剂还可以用于废水处理、汽车尾气净化等方面。
三、光催化剂的应用1.环境清洁在环境清洁领域,光催化剂可以用于处理废水和空气中的污染物。
例如,它们可以将废水中的有机物和氮、磷等物质转化为无害物质。
在空气净化方面,光催化反应可以将一氧化碳、二氧化氮、挥发性有机物等污染物转化为二氧化碳和水等无害物质。
2.化学合成在化学合成过程中,光催化剂可以用于促进一些有机反应,从而实现高效和高产的生产。
例如,它们可以用于光催化碳-碳键的形成,从而合成有机化合物。
此外,光催化剂还可以用于合成新型光硫醇、光酸等化合物,从而为新材料的制备提供了新的思路。
3.能源转化光催化剂在能源转化方面也有着广泛的应用。
光催化技术在化学反应中的应用
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光催化技术在化学反应中的应用光催化技术是一种利用光能够促进化学反应的技术,被广泛应用于化学、环境、能源等领域。
光催化技术具有高效、环保等特点,可以替代传统反应过程中使用的有毒有害物质,成为一种重要的绿色化学技术。
本文将介绍光催化技术在化学反应中的应用,并对其发展前景进行探讨。
一、光催化技术的基本原理光催化技术是利用光能够促进化学反应的一种技术,其基本原理是利用光激发物质的电子从价带跃迁到导带,并产生电子空穴对。
光生电子空穴对可以用来参与化学反应,例如:氧化还原反应、酸碱反应、自由基反应、光解反应等。
此外,光催化反应还可以通过改变反应路线、提高反应速率、改善反应选择性等方式来促进化学反应。
二、光催化技术在化学反应中的应用光催化技术被广泛应用于化学反应中,特别是在有机合成、环境治理和能源转化等领域。
以下将对其具体应用进行介绍:1. 光催化氧化反应光催化氧化反应被广泛应用于污水处理和有机废气治理等领域。
例如,在纳米光催化剂的作用下,有机污染物可以被氧化成二氧化碳和水,使污染物得到有效的去除。
此外,光催化氧化还可以用于有机废气降解和空气净化等领域。
2. 光催化还原反应光催化还原反应可以用于制备金属纳米粒子、半导体材料和有机小分子等,其原理是利用光激发物质的电子,将还原态物质还原成氧化态物质。
例如,在TiO2纳米光催化剂的作用下,NO2和CH4可以还原成N2和CO2等物质。
3. 光催化酸碱反应光催化酸碱反应可以用于有机化学合成和能源转化等领域,其原理是利用光激发物质的电子,使得有机化合物易于接受亲电性试剂。
例如,在显微结构调控的TiO2纳米晶体的作用下,光加速的酸碱反应可以加速有机化学反应的进行。
4. 光催化自由基反应光催化自由基反应可以用于生物医药和环境治理等领域,其原理是利用光激发物质的电子空穴对,引导自由基参与反应。
例如,在纳米ZnO的作用下,光催化产生的气相自由基可以降解有机污染物和KBrO3等有机化合物。
甲基橙光降解
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内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书(毕业论文)题目:Keggin型多酸光催化降解水中甲基橙的研究学生姓名:学号:专业:应用化学班级:17级-3班指导教师:老师Keggin型多酸光催化降解水中甲基橙的研究摘要由于多项光催化氧化技术可以将水中的难降解的有机污染物完全降解为二氧化碳、无机盐、水等小分子化合物,所以在工业废水处理上发挥了重大作用。
本实验以硅钨酸四甲基铵、硅钨酸磷钨酸、磷钨酸四甲基铵等Keggin型的多酸为催化剂,在光化学反应器中,以氙灯光作为光化学反应的光学来源,分析这四种Keggin型催化剂,对甲基橙光色催化脱色降解可能造成的影响,并得出以下结论:首先,光催化降解率最高的是是硅钨酸四甲基铵,其次为磷钨酸四甲基铵,再次是磷钨酸,硅钨酸光降解率最低。
其次,催化剂用量和脱色率呈正相关,1.2 g催化剂是最佳用量。
最后,同等计量的双氧水、甲醇、乙醇,双氧水脱色率最高。
研究表明,催化剂剂量、光照时间、催化剂类型等是影响多酸光催化降解效果的主要因素。
研究结果还指出,在300W氙灯光照下,向10 mg/L的甲基橙溶液500 ml,加入3.0 mL的双氧水,最佳脱色条件为:以硅钨酸四甲基铵为光催化剂,脱色效果最为显著。
硅钨酸四甲基铵催化剂最佳用量为1.2g,光照时长为2.5小时,脱色率最大达89.41%。
这一结果表明,通过光催化剂降解有机废水,效果极为显著,发展潜力巨大。
关键词:keggin型多酸,光催化,甲基橙Study of Keggin type polyoxometalate photocatalytic degradation ofmethyl orange in waterAbstractBecause a number of photocatalytic oxidation technologies can completely degrade difficult degradable organic pollutants in water into small molecular compounds such as carbon dioxide, inorganic salt, water, it has played a significant role in industrial wastewater treatment. This experiment used the Keggin-type polyacids such as tetramethammonium silica tungate, and the catalyst, with xenon light as the optical source of photochemical reaction, the four Keggin-type catalysts were analyzed, the possible effects on photocatalytic degradation of methyl orange, and drew the following conclusions:First, the highest photocatalytic degradation rate is tetramethylammonium silicon tungstate, followed by tetramethyl ammonium phosphate tungstate, once again phosphotungstate acid, and the lowest photodegradation rate of silicon tungstate acid.Secondly, catalyst dosage and decolatromination rate are positively related, 1.2 g catalyst is the optimal dosage.Finally, the same measurement of hydrogen peroxide, methanol, ethanol, the highest rate of hydrogen peroxide.The study shows that the catalyst dose, illumination time and catalyst type are the main factors affecting the photodegradation. The results also showed that under 300W xenon light, 3.0 mL was added to 500 ml,, the best decololor condition is: tetramethyl ammonium silicon tungstate as the photocatalyst, the decolor effect is the most significant. The optimal dosage of tetramethyl ammonium silicon tunggsten catalyst was 1.2g, illumination duration of 2.5 hours and a maximum deschromination rate of 89.41%. This result shows that degraded organic wastewater by photocatalyst has a great effect and has great development potential.目录第一章绪论 (1)1.1选题背景 (1)1.2废水处理研究 (3)1.2.1废水来源及特点 (4)1.2.2光催化氧化法研究进展 (5)1.2.3杂多酸(盐)光催化降解染料废水研究进展 (5)1.3本课题研究意义 (6)第二章实验部分 (8)2.1实验试剂与仪器 (8)2.1.1实验试剂 (8)2.1.2实验设备与表征仪器 (8)2.2实验原理 (8)2.3实验内容 (9)2.3.1磷钨酸四甲基铵和硅钨酸四甲基铵的合成方法 (9)2.3.2 甲基橙溶液的配制方法 (9)2.3.3 催化剂种类的影响 (10)2.3.4 催化剂用量的影响 (11)2.3.5 醇种类的影响 (14)2.3.6 双氧水的影响 (14)第三章实验结论 (16)参考文献 (17)致谢 (20)第一章绪论1.1选题背景工业的快速发展和社会经济的进步全人类获得了前所未有的财富,生活水平不断改善的同时,各种污染成为了发展中的新问题,其中水污染当属重中之重,成为了全球的最突出治理难题。
光化学和光催化
![光化学和光催化](https://img.taocdn.com/s3/m/d708e11a3a3567ec102de2bd960590c69ec3d8d9.png)
在环境领域,光 化学可用于光催 化空气净化器和 光催化水处理技 术,去除空气和 水中的有害物质。
在生物医学领域, 光化学可用于光 动力疗法和光热 治疗等治疗方法, 以及荧光成像和 光学传感等诊断
技术。
光化学还可用 于光刻技术和 光学仪器制造 等领域,提高 生产效率和产
品质量。
催化剂的作用:降低反应活 化能,提高反应速率
能量转换:激发态的物质将能 量传递给其他分子或发生化学
反应,实现能量转换。
光催化:利用光化学反应实现 催化剂的活化,加速化学反应
的速率。
类型:光激发、光敏化、光 氧化
机制:分子吸收光能后跃迁 至激发态,进而发生化学反 应或能量转移
在能源领域, 光化学可用于 太阳能电池和 光催化水分解, 将太阳能转化 为电能或氢能。
光化学和光催化在能源领域的应用,如太阳能电池和燃料的生产。 在环境治理方面的应用,如空气和水污染的治理。 在医疗领域的应用,如光动力疗法和药物合成。 在农业领域的应用,如植物生长调节剂和农药的生产。
光的吸收:物质吸收特定波长 的光子,从基态跃迁至激发态。
光化学基本原理:光化学是研 究光与物质相互作用,产生光 化学反应的学科。
光化学和光催化技术可用于水处理,有效降解有机污染物和重金属离子。
在空气净化方面,光催化技术可分解甲醛、苯等有害气体,提高室内空气质量。 光化学和光催化还可应用于土壤修复,去除农药和有害物质,恢复土壤生态。
此外,光化学和光催化在杀菌消毒、的应用,能够有效杀死细菌和病毒,为医疗保健领域提供支持。 光催化技术可用于药物合成,通过光催化反应实现高效、环保的合成路径,降低药物生产成本。
新型光催化剂的研发和应用 光化学反应机理的深入研究 光催化技术在环境治理和能源转化领域的应用拓展 提高光催化效率的策略与技术手段
化学物质的光化学与光化学反应
![化学物质的光化学与光化学反应](https://img.taocdn.com/s3/m/f1eb029fac51f01dc281e53a580216fc700a5382.png)
激发态的稳定性影 响光化学反应的选 择性和效率
激发态的稳定性可 以通过外部条件进 行调节
描述光化学反应的速率和机理 解释光化学反应的能量转化过程 探讨光化学反应的动力学模型 分析光化学反应的微观机制
光化学反应:物质在吸收光能后发生化学反应,生成新的物质,伴随着能量的释放。
激发态:化学物质吸收光能后,电 子从基态跃迁到较高能级的暂态状 态
能量差:激发态与基态之间的能量 差决定了化学物质吸收光的波长
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基态:化学物质最稳定的能级状态, 也是最低能级状态
跃迁:激发态的电子回到基态时会 释放能量
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光化学反应的产物具有较高的能量, 可用于驱动化学反应或产生电能。
通过对能量转移与转换机制的研究, 有助于优化光化学反应过程,提高 产物的质量和产量。
定义:光合作用是植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气的过程
作用:为生物提供能量和氧气,维持地球生态系统的平衡
定义:光化学 反应中吸收光 能后处于高能
态的分子
形成:分子吸 收特定波长的 光,跃迁至高
能级
特性:不稳定, 容易发生化学 反应或释放能
量
产物:光化学 反应中生成的 激发态分子可 能参与多种化
学反应
定义:自由基是具有不成对电子的原子或分子 形成方式:通过光化学反应产生 特性:不稳定,具有反应活性 对生物体的影响:参与生物体内的许多重要反应,但过量会导致细胞损伤和疾病
温度:影响光化学 反应的速率和产物
压力:影响光化学 反应的效率和产物
光化学与光催化反应的应用
![光化学与光催化反应的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/d4f32409ef06eff9aef8941ea76e58fafab04522.png)
光化学与光催化反应的应用光化学是指利用光能来引发化学反应的一种化学反应形式。
由于光具有波粒二象性,光波在物质中产生共振激发,激发分子吸收光能以激发电子,电子在分子内部产生振动、转动等能级跃迁,最终导致化学反应的发生。
光催化反应则是指将光能转化为化学能,使得反应的活化能得到降低,从而加速反应速率,提高反应产率和选择性。
在光催化反应中,通常通过掺入一定材料催化剂来实现。
光化学与光催化反应作为非常重要的反应形式,已广泛应用于化学、生物、材料等领域中。
一、光化学反应在生物领域的应用光化学反应在生物领域的应用主要体现在生物细胞内的光合作用过程中。
光合作用是一种将光能转化为化学能的过程,通过叶绿体中的叶绿体色素吸收太阳光能产生高能分子,并与二氧化碳反应,形成有机物质如葡萄糖等。
这一过程中,光化学反应是起到关键作用的。
目前,研究人员已经成功地构建了一系列人工光合作用系统,以实现人工合成有机物质的目标。
二、光催化反应在环境净化领域的应用光催化反应可以分解有机污染物,从而达到环境净化的目的。
例如,钛酸钡、氧化锌等催化剂可用于分解空气中甲醛、苯等有机物质。
另外,光催化反应还可以将二氧化碳转化为有机物,减少二氧化碳排放量,有效降低温室气体的影响。
三、光催化反应在水净化领域的应用光催化反应在水净化领域的应用也得到了广泛关注。
通过使用催化剂,如掺杂有银、铜等金属的二氧化钛催化剂,可以分解水中的有毒有机物,如苯酚、亚硝酸盐等,并促进水中溶解氧的释放,提高水的净化效率。
四、光催化反应在能源领域的应用光催化反应还被广泛应用于能源领域。
利用光催化反应分解水分子,可以产生氢气和氧气,实现可再生能源的生产。
另外,光催化反应还可以用于合成氧化氢燃料电池电解液和太阳能电池材料,有着广泛的应用前景。
结语光化学与光催化反应是一种非常具有前景的化学反应形式,已经在各个领域中得到了广泛应用。
未来,我们相信这种反应形式还将继续发挥着更加重要的作用。
多酸化合物的制备及其催化性能研究
![多酸化合物的制备及其催化性能研究](https://img.taocdn.com/s3/m/48f5335049d7c1c708a1284ac850ad02de800796.png)
多酸化合物的制备及其催化性能研究多酸化合物(ds)是指含有多个氧化铵阴离子的化合物,具有高度的催化活性和多种应用价值。
多酸化合物在石油加工、有机合成、环境治理等领域具有重要的应用,但其制备过程中也存在着一定的挑战性。
本文就多酸化合物的制备方法及其催化性能进行探讨。
一、多酸化合物的制备方法多酸化合物的制备方法主要包括溶液合成法、气相合成法、固态合成法和电化学合成法等。
其中,溶液合成法和气相合成法是应用较广泛的方法。
(一) 溶液合成法溶液合成法是最常用的一种制备多酸化合物的方法。
该方法通过酸、碱等反应物在水或有机溶剂中的反应来制备多酸化合物。
固体或液态反应物溶解于溶剂中后,通过调整反应温度、PH值、溶剂、反应时间等条件,可以控制反应的速率和产物的结构等特性。
以铝钨酸盐为例,铝钨酸盐通常由铝盐和钨酸的反应制得,具体实验操作如下:将铝盐和钨酸混合溶解在蒸馏水中,调整PH值至6-7,加入氨水中和并沉淀,用蒸馏水洗涤纯化后,便可得到纯度较高的铝钨酸盐晶体。
(二) 气相合成法气相合成法主要是利用气相反应来制备多酸化合物。
典型的气相合成法是气相固定床反应器法,该法通过在装有固定床的反应器内,将反应物和惰性气体 (如氮气等) 混合,控制温度和压力,使反应物在固定的催化剂上进行反应,从而制备多酸化合物。
以铵钨酸铼为例,该反应可由二氧化钨和空气在氢气还原条件下反应而成。
具体实验操作如下:将二氧化钨放入磁性反应釜中,通入氢气,将釜体升温到700℃,在釜身上通入饱和水蒸气和氮气,使反应在催化剂颗粒上进行,制备出铵钨酸铼固体。
二、多酸化合物的催化性能多酸化合物的高度催化活性主要归因于其特殊的化学结构和电子结构。
由于其具有非常丰富的氧化还原性能、酸碱特性和结构的可调性,因此在催化反应中具有广泛的应用价值。
(一) 氧化反应催化多酸化合物在氧化反应中具有高度催化活性,特别是在烷基化反应、表面活化、氧化脱硫、电极制氧等领域中得到了广泛的应用。
化学在光化学和光物理中的应用
![化学在光化学和光物理中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/4e080312f11dc281e53a580216fc700aba685245.png)
化学在光化学和光物理中的应用
化学在光化学和光物理中的应用主要体现在以下几个方面:
1.光催化作用:在光化学中,光催化剂可以吸收光能,进而产生化学反应。
例如,在环保领域,光催化材料可以吸收太阳光,将有害物质转化为无害
或低害物质,达到净化空气或水的目的。
2.光合作用:光合作用是植物通过太阳光能、水和二氧化碳生成氧气和葡萄
糖的过程。
这一过程是生物界的基本能量转换过程,也是自然界中最重要
的化学反应之一。
3.光电效应:在光物理中,光电效应是指光照射到物质表面时,物质会吸收
光子并释放电子的现象。
这一过程被广泛应用于太阳能电池等领域,将光
能转化为电能。
4.荧光和磷光:荧光和磷光是物质吸收光能后重新发射光的现象。
它们在化
学分析、生物成像以及光电子设备等领域有广泛的应用。
5.光化学反应在合成化学中的应用:利用光化学反应,可以实现许多传统热
化学反应无法实现的反应,从而合成出许多新的化合物和材料。
6.光动力疗法:在生物医学领域,光动力疗法是一种利用光敏药物和特定波
长的光照射来杀死癌细胞或其他异常细胞的治疗方法。
总的来说,化学在光化学和光物理中的应用广泛而深入,涵盖了从基础科学研究到实际应用的各个方面。
多酸_盐_光催化降解有机污染物的研究进展
![多酸_盐_光催化降解有机污染物的研究进展](https://img.taocdn.com/s3/m/c7730005a6c30c2259019e70.png)
责任编辑
刘永
责任校对
马君叶
多酸( 盐) 光催化降解有机污染物的研究进展
勾 华 , 罗宿星 , 何晓英 , 舒火明
1 1 2 3
( 1. 遵义师范学院化学系, 贵州遵义 563002; 2. 西华师范大学化工化学学院, 四川南充 637002; 3. 海南师范大学热带药用植物化学重点实验室, 海南海口 571158)
方面在溶液中电子给体和电子受体的混合物常常表现出单一组分所没有的吸收带吸收带的产生和混合物中给体一一一受体络合物的存在有关这种跃迁称为光催化电荷转移跃迁其实质是激发态pom分子的homo上只填充了一个电子很容易再从基态分子接受另一个电子
安徽农业科学, Journal of Anhui Agri. Sci. 2008, 36(1) : 89- 90, 101
[ 18- 改变其性能, 比如在多酸( 盐) 中掺杂聚吡咯、 聚苯胺、 三聚苯胺及稀土离子、 混合碱土金属、 有机铵离子 等。制备负载型多酸( 盐) 的方法主要有溶胶- 凝胶法、 回流 吸附法、 浸渍法、 水热合成法等。多酸 ( 盐) 光催化剂非均相 化, 可以实现催化剂的回收利用, 而且多酸催化剂仍具有原 来的低温催化活性, 催化剂可以回收利用。这为多酸催化剂 的应用开辟了广阔的前景 [2] 。 由于非均相多酸 ( 盐) 光催化剂具有诸多优点, 国内外很 多学者开展了这方面的研究。 Jalil 研究了 H3PW12O40 负载在 MCM 41 硅胶上催 化降解 聚乙烯 , 取 得了良 好的效 果[ 22] 。 Yang 等用水相法在低温下制得了 H3PW12 O40/ TiO2 光催化 剂, 成功降解了染料废水, 并且推出了可能的作用机理[ 23] 。 Guo 等制得了缺位 Keggin 结构 POM 和硅胶的复合膜, XW11/ SiO2 膜表面非常均匀, 膜厚 250~ 350 nm, 成膜后 POM 的 Keg gin 结构不变 , 并且由于是化学键合成膜 , 因此使用中无流失 现象 , XW11/ SiO2 复合膜比 粉末状的光 催化材料易 于后处 理[ 24] 。将 XW11/ SiO2 膜悬挂于反应溶液中可将水中痕量蚁 酸光催化降解为 CO2 和 H2O, 并且研究了光催化机理。Krebs 等对染上茶渍的棉布采用一系列锰代的 POM 进行低温漂白 作用, 结果表明不仅茶渍可以迅速去除 , 而且催化剂可以重 复使用[ 25] 。王炜等采用化学自组装法制备聚乙烯醇负载 Keggin 结构的 H3PW12 O40 和 H4SiW12O40 复合物膜并对水中苯 酚进行光催化降解研究, 结果表明水中苯酚去除率可达 50% 左右, TOC 去除率可达 30% ~ 40% [ 26] 。雷鹏翔等将杂多酸 ( SiW12 O404- ) 负载到阴离 子交换树脂 上, 得到 SiW12 O404- / Resin ( SWR) 固相光催化剂 , 在可见光的照射下, 可以有效地 活化 H2O2 降解染料, 且 SWR 固相光催化剂易于分离, 并且 具有良好的稳定性, 可以重复利用 。刘战辉等用溶胶 凝胶法制备了磷钨系杂多酸复合的 TiO2 纳米粒子, 并对复合 纳米粒子的形貌结构和粒径进行了表征, 结果表明制备的复 合 TiO2 纳米粒子为近球形, 粒径为 12~ 15 nm, 表现出量子尺 寸效应, 杂多酸阴离子保持原有的 Keggin 结构 ; 并且对复合 TiO2 纳米粒子的结构进行了理论探讨 , 对杂多酸复合 TiO2 纳 米粒子降解苯酚的光催化活性进行了研究, 苯酚的降解率可 达 60% , 而单纯 TiO2 只有 35% , 表明复合的 TiO2 纳米粒子具 有更高的光催化活性[ 28] 。颜桂炀等在自制的光化学反应器 中, 以紫外灯为光源, 以磷钨酸为光催化剂, 研究了其对模拟 甲基橙染料废水的光催化脱色降解的影响。试验结果表明 , 催化剂加入量、 溶液初始浓度、 不同光强度是影响催化降解 效果的重要因素[ 29] 。李莉等通过软化学手段制备了一系列 新型耐水性多金属氧酸盐 - 有机胺 - 分子筛杂化光催化剂 , 并且研究了它们的光催化性能等[ 30] 。刘汉甫等采用溶胶 凝胶法把磷钨酸固载在 SiO2 上, 并探讨了其光催化活性[ 31] 。 周萍等将这种杂化光催化剂用于杀虫剂六氯苯的降解, 同样 得到很好的效果, 根据六氯苯光催化降解过程中产物的分布 情况 , 认为 OH 在六氯苯降解过程中起主要作用[ 32] 。 参考文献
化学中的光化学反应与光合作用
![化学中的光化学反应与光合作用](https://img.taocdn.com/s3/m/8e3d5f2da66e58fafab069dc5022aaea998f41a9.png)
化学中的光化学反应与光合作用光化学反应和光合作用是化学中非常重要的两个概念。
光化学反应是指光能被利用来促进化学反应,而光合作用是指植物将光能转化为化学能并用于生命活动。
本文将对这两个概念进行详细的介绍和探讨。
1. 光化学反应光化学反应是指利用光能促进化学反应的过程。
在光化学反应中,光能被吸收并转化为电子能,这些电子能够使光化学反应发生。
这种反应通常需要特殊的化学反应条件,并且它们发生的速度很快。
光化学反应在许多领域中都有广泛的应用,如药物合成、材料制备和光催化反应等。
其中,最典型的光化学反应就是光解水反应。
光解水反应是指利用光能将水分子分解成氢和氧,即2H2O + 光能→ 2H2 + O2。
在这个反应中,光子能量被吸收,从而使得水分子分解成氢离子和氢氧根离子。
这个反应在光合作用和人类生活中都有重要的应用。
2. 光合作用光合作用是指植物利用太阳能将二氧化碳和水合成为有机物和氧气的过程。
这个过程是光化学反应的一种特殊形式,它能够为生物提供所需的有机物和氧气。
在光合作用中,植物主要需要三种基本物质:太阳能、水和二氧化碳。
太阳能被吸收后,将光能转化为化学能,这个过程需要光合色素的参与。
光合色素主要是由叶绿素和类胡萝卜素构成的,这些物质能够吸收不同波长的光,并将其转化为电子能。
光照下,叶绿素中的电子被激发,从而跃迁到高能态,这个过程会激发一个光化学反应。
在这个反应中,水分子被分解成氧气、氢离子和电子,而电子被输送到另一个分子中,这个分子就是二氧化碳。
经过一系列的化学反应,最终形成了有机物。
3. 光化学反应与光合作用的联系光化学反应和光合作用之间存在着密切的联系。
光合作用是一种典型的光化学反应,它利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气。
这个过程需要光能的参与,因此叶绿体中的叶绿素是多次参与光反应的重要物质。
此外,光合作用通过产生氧气维持了地球上生命的健康,同时也促进了全球碳循环。
光化学反应在药物合成、材料制备和光催化反应中也有重要的应用,可以促进许多反应的进行使合成效率大幅提高。
磷钼酸 多酸
![磷钼酸 多酸](https://img.taocdn.com/s3/m/c1d9c84430b765ce0508763231126edb6e1a7654.png)
磷钼酸多酸1. 什么是磷钼酸?磷钼酸是一种多酸化合物,由磷和钼元素组成。
它具有较高的热稳定性和酸性,常用于化学反应和催化剂中。
磷钼酸的化学式为H3PMo12O40,它是由12个钼原子和40个氧原子组成的结构单元,其中的磷原子存在于结构的中心位置。
2. 磷钼酸的结构和性质磷钼酸的结构是由磷酸根离子(PO4)和钼酸根离子(MoO4)组成的。
这些根离子通过共享氧原子形成了结构单元。
磷钼酸的结构中还含有镍离子,它与磷酸根离子之间通过氢键相互连接。
这种结构使得磷钼酸具有较高的稳定性和活性。
磷钼酸是一种强酸,可以和碱反应生成磷酸盐和钼酸盐。
它也可以与一些金属离子形成络合物,显示出多种催化活性。
由于磷钼酸的强酸性和催化活性,它在化学反应和催化剂中得到了广泛应用。
3. 磷钼酸的应用领域3.1 催化剂磷钼酸作为一种催化剂,可以用于各种化学反应中。
它可以促进氧化和还原反应,催化重要有机化学反应,如氧化脱氢、抗癌、重氮化等。
3.2 电池材料磷钼酸还可以用作电池材料的添加剂。
它能够提高电池的导电性和充放电性能,延长电池的使用寿命。
3.3 光催化剂磷钼酸在光催化领域也有重要应用。
它可以吸收可见光和紫外光,产生带隙能量并催化光化学反应。
磷钼酸光催化剂可以用于水分解和有机废水降解等环境保护领域,有助于净化环境和节约能源。
4. 磷钼酸的制备方法4.1 实验室制备磷钼酸可以通过实验室合成得到。
一种常用的方法是将磷酸和钼酸反应生成磷钼酸。
具体的合成过程需要控制反应时间、温度和pH值等参数,以获得高纯度的磷钼酸。
4.2 工业制备除了实验室制备外,磷钼酸也可以通过工业方法大规模制备。
常用的工业制备方法是将磷酸和钼矿石经过多步反应得到磷钼酸。
这种工业制备方法可以在较短的时间内获得大量的磷钼酸,用于工业生产和应用。
5. 磷钼酸在能源领域的应用磷钼酸因其在化学反应和催化剂中的优异性能,在能源领域也有广泛的应用。
5.1 可再生能源磷钼酸可以作为催化剂用于生产氢气。
光化学反应与光催化的机理和应用研究
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光化学反应与光催化的机理和应用研究光化学反应和光催化是化学领域的两大重要研究方向。
其实,光化学反应可以简单地理解为光的作用下引起的化学反应,而光催化则是加入了催化剂,使光化学反应能够更加高效、稳定的过程。
光化学反应和光催化研究主要包含了机理和应用两个方面。
光化学反应机理当物质受到光照射时,会发生电子激发。
因此,光化学反应有很多时候是通过吸收光子,使得一个分子的某些原子或电子的能量发生改变而引起的。
在光化学反应中,光子能量将分子分解成几个较小的分子,从而在反应的偶联物中形成新的键。
例如,一种叫做氢氟酸分子在吸收能量后,碰撞产生分解,形成氢离子和氟离子。
当通入光,光子的能量会被氢氟酸分子吸收,然后分解成氢离子和氟离子。
这个过程表现为化学反应:HF(光)→ H+ + F-。
这是光化学反应的初级形式,但是现在光化学反应已经有了更多的发现、探索和应用。
光催化机理在许多化学反应中,需要能量转移才能激发反应。
而光催化则通过光吸收、电荷分离和再生过程,产生电子和空穴的扩散,并使化学反应发生在表面上,以达到催化作用。
比如,光催化分解的二氧化碳,该过程可以理解为光子进入二氧化碳分子上,激发二氧化碳的电子,而这些电子会与光催化剂的空穴相遇,从而促成了光催化反应,最终将二氧化碳转化为碳酸氢盐。
因此,光催化的必要条件是光催化剂,因为光催化剂能够吸收光子并将其转化为能量,产生催化活性的表面,并分离光生电子和空穴,并激活它们,以促使化学反应发生。
光化学反应与光催化的应用研究光化学反应和光催化在很多领域有重要的应用价值,如环境清洁、能源开发等方面。
在环境清洁方面,光催化技术具有很高的前景和潜力。
由于能够利用光能来催化分解。
比如,利用光催化反应分解有害化合物,如光催化分解双酚A,可以显着提高分解效率。
在能源开发方面,光催化技术也能促进能源的转化、储存和使用。
比如,通过光催化分解水,即水的光解反应,可以获得氢气。
与传统的化石燃料相比,氢气是一种很清洁、环保的能源。
光化学氧化及光催化氧化
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机磷化合物、多环芳烃等也可用此法去除。此外,还
可以用于无机污染废水的处理和菌类的杀灭。
3.1 染料废水
在染料的生产和应用中,有大量碱度高、色泽 深、臭味大的染料废水进入环境,排放的废水中残 留的染料分子进入水体会造成严重的环境污染。常 用的生物化学法对水溶性染料的降解效率较低。近 年来,在利用光催化降解染料的研究日益增多,取 得一定的成果。大多数染料的去除率可达95%以上 。
光化学氧化法
光激发氧化法(如O3/UV)
光催化氧化法(如TiO2/UV)
主要以O3、H2O2、 02和空气作为氧 化剂,在光辐射 作用下产生·OH
在反应溶液中加 入一定量的半导 体催化剂,使其 在紫外光照射下 产生·OH
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2.光催化氧化法
紫外线具有很高的能量,直接辐射可以引发水中 污染物质化学键的断裂而引起很多化学反应,该过程 称为光氧化。 为提高产率和能量利用效率,利用催化剂来加快 反应,为光催化氧化。其中最重要的催化剂是半导体 催化剂(TiO2)。
(3)氧化性强 大量研究表明,半导体光催化具有氧化性强的特 点,对臭氧难以氧化的某些有机物如三氯甲烷、四氯 化碳、六氯苯,都能有效的加以分解。 (4)寿命长 理论上,光催化剂的寿命是无限长的。 (5)广谱性 光催化对从烃到羧酸的众多种类有机物都有氧化效 果。
3.光催化技术在废水处理中的应用
近年来,光催化应用技术研究发展十分迅速,这 项新技术具有能耗低、操作简便、反应条件温和、无 二次污染等突出优点,能有效的将有机污染物转化为 无极小分子,达到完全无机化的目的。许多难降解或 用其他方法难以去除的物质,如氯仿、多氯联苯、有
光催化剂是一种在光的照射下,自身不起变化, 却可以促使化学反应的物质。光催化剂能将光能转换 成为化学反应的能量,产生催化作用,是周围水分子 及氧气成为极具氧化力的·OH及O2-。用其分解对人体
光化学反应与光催化
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光化学反应与光催化光化学反应是指在光照条件下发生的化学反应,其中光子能量被吸收并转化为化学能量。
而光催化是利用光照条件下催化剂吸收光能,通过光生电子和空穴的携带来促进化学反应的过程。
光化学反应和光催化在环境保护、新能源开发等领域具有重要应用价值。
一、光化学反应的基本原理光化学反应的基本原理是光子能量的吸收和化学物质的分子间相互作用。
当光子入射到物质表面时,光子的能量被分子吸收,使其处于激发态。
这些激发态分子可以通过不同途径进行能量耗散,例如发生化学反应、逆转到基态或通过与周围分子碰撞失去能量。
光化学反应的过程中,光照条件下的反应速率通常比在黑暗条件下的反应速率要快得多。
二、光催化的原理和机制光催化是利用光照条件下的催化剂吸收光能,来促进化学反应的过程。
光催化反应一般涉及催化剂表面的电子转移过程。
当催化剂吸收光子能量后,其中的电子被激发到高能级,形成光生电子。
这些光生电子可以与周围分子发生反应,从而触发催化反应。
同时,在光催化过程中,光生电子还可以与光催化剂表面的空穴相结合,形成电子-空穴对。
这些电子-空穴对可以进一步参与化学反应或通过表面传输至催化剂的其他部分,从而促进反应的进行。
三、光化学反应与光催化的应用1. 环境污染治理:光化学反应和光催化可以用于降解和去除水和空气中的有机物污染物。
通过合适的光催化剂和光照条件,能够将有机物分解为无害的物质,实现环境污染的治理与保护。
2. 新能源开发:光化学反应和光催化可以应用于太阳能转化和储存领域。
光催化制氢、光电化学池等技术的发展,为可持续能源的开发提供了新思路和途径。
3. 人工光合作用:光催化可以模拟自然光合作用过程,将太阳能转化为化学能,从而实现人工合成重要化学品或燃料。
这对于实现可持续发展和替代化石燃料具有重要意义。
四、进一步研究和发展光化学反应和光催化作为一门交叉学科,仍然存在一些挑战和问题需要进一步研究和解决。
其中包括催化剂的设计与合成、反应机理的理解、反应条件的优化等方面。
光化学与光催化反应
![光化学与光催化反应](https://img.taocdn.com/s3/m/d99e374f854769eae009581b6bd97f192279bfc0.png)
光化学与光催化反应光化学是研究光与物质相互作用过程的一门学科,而光催化反应是光化学的一个重要应用领域。
光催化反应利用光能激发催化剂上的电子,从而引发一系列化学反应,包括光催化氧化、光催化还原以及光催化分解等。
本文将对光化学和光催化反应进行介绍,并探讨其在环境保护和能源开发等领域中的应用。
光化学是研究光与物质相互作用的一门学科,它在光发射、光吸收、光散射以及光化学反应等方面都有广泛的应用。
光化学反应是指通过光激发后,物质分子发生电荷转移或附加或断裂,从而实现一种化学变化的过程。
光化学反应在大气化学、环境科学、生物科学等领域发挥着重要的作用。
光催化反应是利用光催化剂吸收光能并转化为化学能,从而引发一系列化学反应的过程。
光催化剂通常是一种半导体材料,如钛酸盐、二氧化锌等。
当光照射到光催化剂表面时,电子会被激发到导带,而在电子缺失的位置会形成价带。
光催化反应的原理就是基于这种电子和空穴的产生,它们可以参与一系列的氧化、还原或分解反应。
光催化反应的典型应用包括光催化降解有机污染物、光催化水裂解产氢以及光催化二氧化碳还原制备燃料等。
在环境保护领域,光催化反应被广泛应用于水和空气的净化中。
光催化降解有机污染物是一种高效、无毒的处理方法。
通过在光催化剂的存在下,有机污染物可以在光照条件下被分解为无毒的物质。
相比传统的污染物处理方法,光催化反应具有处理效率高、无二次污染等优点,对环境友好。
此外,光催化反应还可以利用光催化剂分解空气中的有毒气体,如甲醛、苯等,从而改善室内空气质量。
光催化反应在能源领域的应用也备受关注。
光催化水裂解是一种制备氢能源的重要方法。
通过光催化剂的催化作用,水分子可以在光照条件下被分解为氢气和氧气。
相比传统的水分解方法,光催化水裂解可以实现能源的高效转换,并且不产生任何污染物。
此外,光催化反应还可用于光催化二氧化碳还原制备燃料。
通过利用光催化剂的光电功能,将二氧化碳还原为有机燃料,不仅能够减少温室气体的排放,还可以实现二氧化碳的循环再利用。
光化学与光催化的应用
![光化学与光催化的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/6e6c057330126edb6f1aff00bed5b9f3f90f72f4.png)
光化学与光催化的应用光化学和光催化是一种以光为能源的化学反应,它们在很多领域有着重要的应用。
下面我们就来详细了解一下光化学与光催化的应用。
一、自由基光化学反应自由基光化学反应是一种最基本的光化学反应,它主要是利用光的能量来将化合物分解成自由基,进而与其他分子发生反应。
自由基光化学反应广泛应用于有机合成、材料制备、医药及环境科学等众多领域。
其中,有机合成是其应用最为广泛的领域之一,它广泛用于制备药物、天然产物及高分子材料等领域。
二、荧光光化学荧光光化学是一种利用光的能量来激发分子发光的反应。
由于它能够对非常微小的化合物进行检测,因此其在药物化学、生物学及医学中具有很广泛的应用。
例如,在药物研发领域,荧光光化学可以用来检测药物的分子结构及活性;在临床诊断领域,荧光光化学能够通过检测体内成分的荧光来诊断疾病。
三、光催化光催化是一种以光为能源的化学反应,它能够加速化学反应的速率及提高反应的选择性。
光催化在环境保护、清洁能源及化学制品等领域有着广泛的应用。
其中,环境保护应用较为广泛,例如利用光催化技术可以将废水中的污染物降解为CO2和H2O,从而实现环境的可持续发展。
四、光化学遗传学光化学遗传学是一种利用光的能量来操控DNA、RNA和蛋白质分子的技术。
这种技术在生物科学领域有着广泛的应用,例如可以用来设计基因治疗方案、研究分子识别及分子间相互作用。
五、光致变形材料光致变形材料是一种利用光的能量来实现物体形态变化的技术,其应用非常广泛。
举例来说,在医学领域,光致变形材料可以用来制备可扩张的血管及修复心脏功能;在消费电子领域,光致变形材料可以用来制造可弯曲并且可重复形变的屏幕。
以上就是光化学与光催化的应用,它们在化学、生物科学及医学等领域中有着广泛的应用,同时也为我们提供了很多前沿科技及创新发展的机会。
光化学反应与光催化应用
![光化学反应与光催化应用](https://img.taocdn.com/s3/m/da983cbd7d1cfad6195f312b3169a4517723e5ed.png)
光化学反应与光催化应用光化学反应和光催化是一种利用光能刺激分子发生化学反应的方法,通过光能的吸收和传输,使得分子的能态发生改变,从而促进化学反应的进行。
光化学反应和光催化应用广泛,涵盖了多个领域,如环境清洁、能源开发、有机合成等。
光化学反应的基本原理是通过吸收光能,激发分子到激发态,然后发生化学反应。
在光化学反应中,光能的吸收由色素分子完成,这些色素分子能够吸收特定波长范围内的光,并将其转化为化学能。
当光能被吸收后,分子发生激发,能级发生改变,从而使得分子变得更加容易发生化学反应。
而催化剂则可以加速化学反应的速率,降低反应的能量垒,使得反应更容易进行。
光催化应用广泛,其中一个重要的应用领域是环境清洁。
光催化可以利用太阳光能促进有害气体的分解,如二氧化硫、一氧化氮等。
光催化还可以降解有机污染物,通过吸收光能,使得污染物的分子发生断裂,进而转化为无害物质。
光催化技术在空气净化、水处理等领域有着广阔的应用前景。
另一个重要的应用领域是能源开发。
光催化可以用于太阳能的利用。
通过光催化反应,将太阳能转化为化学能,使得光能得到充分利用。
太阳能电池就是一种利用光催化反应的技术,将太阳光能转化为电能。
此外,光催化还可以由光能驱动水分解,产生氢气,作为清洁的燃料。
在有机合成领域,光催化也发挥了重要作用。
光催化合成是一种在无机或有机光催化剂的存在下,利用光能催化有机反应的方法。
相比于传统的热反应,光催化合成具有反应速度快、可选择性高、催化剂可循环利用等优势。
此外,光催化合成还可以进行绿色合成,避免有毒有害物质的使用。
值得注意的是,光催化应用还面临着一些挑战。
例如,光催化反应需要适合的光源,且在反应溶液中需要合适的色素分子对光进行吸收。
此外,催化剂的性能和稳定性也是需要考虑的因素。
因此,对于光催化应用的开发和研究,需要深入探索各种光催化材料的性能和特性,并提出合适的方法和策略,以实现更高效、更可靠的光催化应用。
总之,光化学反应和光催化应用是一种利用光能促进化学反应的方法,具有广泛的应用前景。
多酸、光敏剂、mof耦合光催化
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多酸、光敏剂、mof耦合光催化下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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多酸基功能材料的设计及其光催化水分解性能研究
![多酸基功能材料的设计及其光催化水分解性能研究](https://img.taocdn.com/s3/m/b45e3397c0c708a1284ac850ad02de80d4d80629.png)
多酸基功能材料的设计及其光催化水分解性能研究多酸基功能材料的设计及其光催化水分解性能研究近年来,能源危机和环境污染等问题已经成为全球关注的焦点。
因此,开发高效、可持续的能源技术已经成为迫切的需求。
光催化水分解作为一种清洁能源的产生方式,受到了广泛的研究和关注。
多酸基功能材料作为一类具有多个酸基团的材料,因其独特的结构和性质,已经被广泛应用于光催化水分解领域。
多酸基功能材料的设计是实现高效光催化水分解的关键。
首先,要考虑多酸基团的选择。
常见的多酸基团包括磷酸基团、硼酸基团、硅酸基团等。
这些酸基团能够提供丰富的活性中心,增加催化剂的反应活性。
其次,要考虑多酸基团的排列方式。
合理的排列方式能够使各个酸基团之间形成良好的空间位阻,从而提高催化剂的稳定性和选择性。
最后,还要注意多酸基团与助催化剂的相互作用。
助催化剂能够进一步提高催化剂的活性和稳定性,因此与多酸基团之间的相互作用也是设计的重要考虑因素。
经过设计的多酸基功能材料已经展现出优异的光催化水分解性能。
首先,多酸基团的存在能够提供丰富的活性位点,使得水分子能够在催化剂上被有效地吸附和解离。
其次,排列合理的多酸基团能够增加光吸收能力,并提高活性中心的质子转移速率。
此外,多酸基功能材料通过与助催化剂的相互作用,进一步提高了光催化水分解的效率和稳定性。
然而,多酸基功能材料在光催化水分解中还存在一些挑战。
首先,多酸基团的种类和排列方式对催化性能产生了较大的影响,因此需要进一步优化设计。
其次,多酸基功能材料在催化过程中可能会受到光腐蚀和催化剂失活等问题的限制,因此需要增强材料的光稳定性和催化剂的稳定性。
此外,多酸基功能材料的制备方法和催化机理也需要进一步深入研究。
综上所述,多酸基功能材料的设计及其光催化水分解性能研究是解决能源问题和环境污染的重要途径之一。
通过合理的选择多酸基团、优化排列方式以及加入助催化剂等手段,可以实现高效、可持续的光催化水分解反应。
然而,还需要进一步研究和探索,以解决多酸基功能材料在实际应用中所面临的挑战,为清洁能源的开发和利用做出更大的贡献综上所述,多酸基功能材料的设计与光催化水分解性能研究对解决能源问题与环境污染具有重要意义。
化学反应中的光化学与光合作用
![化学反应中的光化学与光合作用](https://img.taocdn.com/s3/m/7e29c0722a160b4e767f5acfa1c7aa00b52a9de7.png)
化学反应中的光化学与光合作用光化学与光合作用是化学反应中重要的两个方面,它们在自然界与人类生活中发挥着重要的作用。
光化学是指在光的作用下,发生的化学反应;而光合作用则是植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。
本文将对光化学和光合作用的原理、应用以及其在环境保护和能源开发中的意义进行探讨。
一、光化学的原理与应用光化学是指在光照的条件下,化学物质发生的各种反应。
光化学反应主要通过吸收光能激发分子内部的电子,使其发生能量改变和电荷转移,从而导致化学反应的发生。
其中最常见的光化学反应是光解反应,也就是分子中的键断裂和形成,形成不同的产物。
光化学在许多领域具有广泛的应用。
例如,在光催化中,光化学反应用于催化剂的制备和环境净化。
通过选择合适的催化剂,光照条件下可以实现一些化学反应,如有毒气体的分解和有机污染物的降解,从而达到空气和水的净化效果。
此外,光化学还应用于制备高附加值的有机化学品。
例如,光照条件下,许多芳香族化合物可以发生环加成反应,制备出对有机合成非常有用的环化合物。
此外,光化学在药物合成、材料科学、能源储存等领域也具有重要的应用价值。
二、光合作用的原理与意义光合作用是植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。
它是地球上最重要的化学反应之一,对维持地球上的生命和生态平衡起着关键作用。
光合作用依赖于叶绿素这一光合色素。
叶绿素能够吸收光的能量,激发电子从低能级跃迁到高能级,形成高能态的激发态叶绿素。
激发态叶绿素通过一系列的光化学反应,将能量转化为化学能,并最终固定为有机物质。
光合作用不仅满足了植物自身的能量需求,还为地球上的其他生命提供了有机物资源。
植物通过光合作用释放出氧气,并吸收二氧化碳,帮助维持大气中的氧气和二氧化碳的平衡,对缓解温室效应和保护环境至关重要。
此外,光合作用也对人类社会的能源开发具有重要意义。
如今,光合作用被广泛应用于太阳能电池的制备。
通过模仿植物的光合作用过程,将光能转化为电能,实现对可再生能源的开发和利用,为解决能源危机和环境污染问题提供了有效的途径。
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体光照下发生氧化还原反应,形成单电子还原态的 1 I$# )%! 4 " & 。 1 I$# )%! 4 7 & 的结构如图 % 5 V 6 所示, 由处 于“ 帽” 位置上的 ! 个 I). 八面体和处于 “ 赤道” 位 置上的 3 个 I). 八面体组成, 赤道位置上的 3 个八 面体通过 7 个 I & ) & I 线性氧桥相连 1 $C 4 。十聚钨 酸即使发生 ! & 电子还原, 键长、 键角也几乎不发生 变化。 冷冻液中 1 I$#)%! 4 " & 的 AB= 谱为单重峰, 温度 5 <LL P !#W 为 低于 $##E 时信号的峰宽与温度无关, 一定值, 说明在低温下热活化迁移能 AMN P #。 对$电 ・!"・
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正比。 ( #N P ## FTL 5 & !$= 6 FTL 5 & AMN Q RK 6 .) 其中 $ 为还原电子波动函数的衰减速度, = 为 两个邻近金属原子之间的距离, FTL 5 & !$= 6 表示隧 道效应。 通过测量不同温度下 AB= 信号的 !<LL 5 K 6 0 由 !<LL & K 曲线外推得到 !<LL 5 # 6 0 然后求得 "<LL 5 K 6 0 由 U9"<LL & K & $ 的 直 线 斜 率 得 AMN P #( ##7FS0 O P #( 7%FS。 金属型) !( % 由 ’ 电子的轨道混合引起的离域化( 对于 * & ) & * 键角近于 $3#/的金属和氧原子 的 ’% & L% & ’% 通过重叠形成轨道混合,电子在热 活化迁移能 A 这 P # 的情况下在结构中完全离域。 7& 1 I$# )%! 4 与醇或烯烃等电子给 里以十聚钨酸为例,
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图 % & ’ ( ) *$# +%! , - . 的结构
子还原的 ) 89!:;! , - ) 9*$# +%! , "9! + 单晶 <7= 进行 研究 ) $0 , , 发现强度比为 $> 0> !0> 4"> 3#> 4"> !0> 0> $ 的超精细结构, 这是由还原电子与 0 个等价 9 ? 相互 作用的结果 ( , 单晶结构分析表 @9 A $ / !4!40 ? $ A 1) 明, 赤道面上的 0 个 *+" 的端氧原子分别与 0 个等 价的质子通过氢键相结合,这与 <7= 的结果相吻 合, 还原电子处于赤道面上的 - 个 + A * . + . * A + 多重结合的 B! . C! . B! . C! . B! 轨道中。 而在 $##D 温度以上,还原电子则可以跳跃到帽上
— +!2% 6A$! B"# C 2! B !2" 6A! A$$" B"# C $ F ! B! —— D 蓝色+无色 E D!E 这一光氧化还原反应表明乙醇为电子给体 D G4/4+ E 、 多酸为电子受体 D 799*8:4+ E , 利用这一原理 ;<7-=-*> 还制成了感光纸,只是因为无法避免氧化 褪色而难以实用。 $&1% 年山濑利博开始研究同多钼 酸有机铵盐的光致变色问题。白色的同多钼酸有机 铵盐固体光照时变为红褐色,红褐色的固体溶于水 则变为蓝色,同多钼酸有机铵盐的固体和水溶液中 光致变色情形与相互转换如图 $ 所示 ? !H
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5 % 6 式中 *+). 八面体有 ! 个互为顺式的端氧和 前者的 *+ & ) 7 个与其他 *+). 八面体邻接的桥氧, 比后者 ( 要短。 键长 ( #( $8 & #( !9:) #( !$ 2 #( !"9:) 光照时, 端氧的电子向金属 *+ 迁移,1 ;<% = 4 > 中与 ; 结合的质子向桥氧迁移,同时 ; 则将孤对电子提 供给端氧, 形成电荷迁移化合物 5 ? 6 , 这一反应过程 可通过 @ & 单晶衍射和单晶顺磁共振 5 AB= 6 的研究 加以判断。 此外, 多钼酸盐的变色速度与多酸结构中 可还原的位置数目有关,如 1 *+C)!7 4
钨硅酸或钨磷酸的乙醇溶液在紫外光辐照下能够从
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前言
无色变成蓝色, 通入氧气后溶液又从蓝色变回无色, 其化学反应为 ? $ @ : — + !2% 6A$! B"# C ;2% ;2! B2—— !2" 6A! A$$ " B"# C ;2% ;2B D 无色+蓝色 E D$E
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自从 $(!’ 年 )*+,*-./0 发现磷钼酸铵以来,多 酸化学的研究已有一百七十多年的历史。尽管配位 化学之父维尔纳曾对多酸的结构迷惑不解,现代化 学的奠基者鲍林也为多酸绞尽脑汁,但由于多酸的 应用范围不广,致使多酸化学的研究长期处于经院 式研究。进入 1# 年代以后, 多酸在催化领域的应用 使多酸化学的研究获得了长足发展,相继有十多个 以多酸为催化剂的反应实现了工业化。以近年由日 本曹达公司推出的以杂多化合物为催化剂在低压条 件下使乙烯直接与乙酸反应生成乙酸乙酯的年产 此反应避免了包括水在内的副 !# 万吨的项目为例, 产物, 工艺之先进令人瞩目。与此同时, 日本东京工 业大学的山濑利博注意到同多钼酸铵盐的光致变色 效应, 并在这方面作了大量的工作, 使得多酸光化学 的研究受到了普遍关注。其后,美国的 2.-- 和 345, 希腊的 678794/0:7/:./4/ 等研究小组对多酸的光化 学原理、光催化反应以及光化学合成作了大量开创 性的工作, 为多酸光化学的进一步发展奠定了基础。
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多酸的光致变色性质
多酸光化学的研究由来已久, ;<7-=-*> 注意到
图$ 同多钼酸有机铵盐光照下颜色的变化
第一作者简介: 岳斌 论文三十余篇
男
$&’’ 年生
复旦大学化学系
副教授
日本东京工业大学资源化学研究所
博士后
已发表学术
・!"・
!##$ 年 第 $% 期 上海化工
综
多酸与金属半导体氧化物有一定的相似性,可 被视为具有无限结构的金属氧化物的分子片段,与 金属氧化物一样, 多酸也可以相应分类为绝缘体、 半 导体和拟金属。多酸在光照下发生电荷 & 空穴对分 离, 通过研究 ’$ 电子的行为和定域程度可以按绝缘 体、 半导体和拟金属三种模型来加以描述。 !( $ 多钼酸盐的固体光化学和 ’ 电子的定域化 ( 绝缘体型) 多钼酸有机铵盐固有的 ) & *+ 电荷迁移吸收 谱带位于紫外区域, 在紫外光的照射下, 由白色变为 红褐色或紫色,变色是基于 *+ +*+ 的光化学还 原。 变色后的固体在暗处有 )! 存在下又能重新回到
属 & 氧 & 金属 ( * & ) & *) 的键角约为 $"#/。以 1 HI$! )7# 4 . & 为例说明光化学还原时 ’ 电子的离域 情况。1 HI$!)7# 4 " & 在有电子给体( 如甲醇) 存在下光 照时多酸发生还原, 原子价间电荷转移 5 -,JK 6 产生 蓝色谱带,’ 电子通过桥氧在整个结构中离域 1 $# 4 。 ’ 电子从一个 I). 八面体向邻近的另一个 I). 八 面体跳跃, 类似于双核配合物中的电子跳跃, 价 A+L( 层电荷转移能量) 、 热电子转移活化能) 与 O( 共 AMN(