四苯基卟啉-聚吡咯纳米复合材料的制备及其非线性光学性能研究
基于增材制造的三周期极小曲面结构关键力学性能研究进展
基于增材制造的三周期极小曲面结构关键力学性能研究进展目录1. 内容概要 (2)1.1 研究的背景和意义 (2)1.2 国内外研究概况 (4)1.3 本研究的出发点和研究目标 (5)2. 增材制造技术概述 (6)2.1 增材制造的基本原理 (6)2.2 增材制造的应用领域 (7)2.3 增材制造中几何特征的优化 (9)3. 三周期极小曲面结构简介 (10)3.1 极小曲面的一般性质 (11)3.2 三周期极小曲面的生成方法 (12)3.3 三周期极小曲面的典型应用 (16)4. 关键力学性能的评估方法 (18)4.1 材料的性能测试 (19)4.2 结构的性能测试 (20)4.3 计算模拟在力学性能研究中的应用 (21)5. 研究进展 (22)5.1 增材制造的三周期极小曲面结构设计 (24)5.2 力学性能的实验研究 (25)5.3 仿真分析在力学性能预测中的应用 (26)5.4 多尺度建模和材料性能优化 (27)6. 结论与展望 (29)6.1 研究成果总结 (30)6.2 存在的问题与挑战 (31)6.3 未来研究方向的展望 (32)6.4 对实际应用的建议 (33)1. 内容概要本论文综述了基于增材制造的三周期极小曲面结构关键力学性能的研究进展。
介绍了增材制造技术及其在制造业中的重要性，特别是在制造复杂几何形状方面。
论文详细探讨了三周期极小曲面结构的定义、分类和设计方法，强调了其在航空航天、生物医学和微电子等领域的应用潜力。
在力学性能研究方面，论文重点分析了增材制造对材料微观结构、力学响应和失效机制的影响。
通过对比传统制造方法，展示了AM技术在提高材料强度、刚度和韧性方面的优势。
还讨论了表面处理技术、微观组织优化和多尺度建模等方法在提升极小曲面结构力学性能中的应用。
论文还回顾了近年来在该领域取得的重要研究成果，包括新型增材制造材料的开发、高性能计算方法的引入以及实验验证技术的创新。
对未来研究方向进行了展望，指出增材制造在三周期极小曲面结构力学性能研究中的广阔前景和挑战。
UiO-66BiVO_(4)复合光催化剂的制备及其对四环素的光解
中国环境科学 2021,41(3)：1162~1171 China Environmental Science UiO-66/BiVO4复合光催化剂的制备及其对四环素的光解綦毓文1,魏砾宏1*,石冬妮1,蒋进元2,烟征1(1.沈阳航空航天大学能源与环境学院,辽宁沈阳 110112；2.中国环境科学研究院,北京 100012)摘要：通过两步溶剂热法成功制备了UiO-66/BiVO4复合光催化材料,考察其对四环素(TC)的光催化降解性能.在模拟可见光下,当锆(Zr):铋(Bi)物质的量投料比为2:1时,对TC的光解效果最好(85.8%).对TC的总去除率分别比纯UiO-66和纯BiVO4提高27.1%和23.5%,降解速率是纯BiVO4的47.9倍.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射(UV-vis DRS)等对所制备的纳米光催化剂进行结构、形貌、组成及光电性能表征分析.结果表明:UiO-66与BiVO4紧密结合形成II型异质结,复合材料性能的提升归因于比表面积的和光生载流子分离率的提升及孔隙结构的改善.关键词：UiO-66/BiVO4；异质结；光催化；四环素降解中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2021)03-1162-10Preparation of UiO-66/BiVO4 composite photocatalyst and its photodegradation of tetracycline. QI Yu-wen1, WEI Li-hong1*, SHI Dong-ni1, JIANG Jin-yuan2, YAN Zheng1 (1.College of Energy and Environment, Shenyang Aerospace University, Shenyang 110122, China；2.Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China). China Environmental Science, 2021,41(3)：1162~1171Abstract：The UiO-66/BiVO4 composite photocatalytic material was successfully preparated by a two-step solvothermal method, and its photocatalytic degradation performance for tetracycline (TC) was investigated. Under simulated visible light, when the amount of substance about zirconium(Zr): bismuth(Bi) was 2:1, the photolysis effect of TC was the best (85.8%). Its total removal rate of TC was increased by 27.1% and 23.5% compared to pure UiO-66 and pure BiVO4, respectively. The degradation rate was 47.9times that of pure BiVO4. The structure, morphology and composition of the prepared nano-photocatalyst by X-ray diffractometer (XRD), scanning electron microscope (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), ultraviolet-visible diffuse reflection (UV-vis DRS) and photoelectric performance characterization analysis. The results showed that UiO-66 and BiVO4 were tightly combined to form II heterojunction. The improvement of composite material performance was attributed to improvements in various aspects, including specific surface area, photogenerated carrier separation rate, and pore structure.Key words：UiO-66/BiVO4；heterojunction；photocatalysis；Tetracycline degradation抗生素作为重要的药物成分,已经广泛用于人类医学和兽医学[1-2].中国是世界上最大的抗生素生产国和使用国,2013年,我国抗生素使用量为16.2万吨,约占全球抗生素使用量的一半[3].抗生素的大量使用导致其通过各种途径进入到污水处理厂[4]、地表水[5]等环境介质中.据有关报道,制药和医院废水中的抗生素浓度最高可达100~ 500mg/L[6],我国海河流域沉积物中四环素类平均含量为2783.2ng/g[7].抗生素的滥用导致水体中的细菌产生抗药性.根据世界卫生组织的预测,到2050年,因“耐药性”导致细菌感染而引起的死亡人数将超过癌症的致死人数[8].因此,水环境中的抗生素因其溶解性、持久性和高毒性而成为全球性的环境问题.电化学、臭氧氧化法等高级氧化技术是现行处理难降解有机废水的主要技术,但因存在能耗高、运行费用高等缺陷而受到限制.近年来,光催化技术作为一种绿色、高效的手段被用于抗生素废水的处理,引起了广泛关注.钒酸铋(BiVO4)作为一种廉价、环境友好型催化剂,且具有适宜的禁带宽度(约2.4eV),在可见光下对难降解有机物展现出了良好的降解性能[9-10],已被证明是一种具有良好应用前景的可见光催化剂[11].由于受到反应位点少及光生载流子效率低的限制[12],BiVO4作为光催化剂尚不能达到较好的光催化效果而无法满足实际应用的需要.研究者采用了多种方法对其改性,其中构建异质结作为一种提高收稿日期：2020-07-27基金项目：沈阳市科技局“中青年科技创新人才计划”(RC190169);辽宁省教育厅“服务地方项目”(JYT19011)* 责任作者, 教授,*****************.cn3期綦毓文等：UiO-66/BiVO4复合光催化剂的制备及其对四环素的光解 1163催化剂光电转换性能的有效方法被广泛使用[13-14].半导体异质结包含TypeⅠ型(内嵌型)、TypeⅡ型(交错型)和TypeⅢ型(错开型),Ⅱ型异质结中的半导体单元因具有载流子相互传递的特性而被广泛研究.宋等[15]制备出具有II型异质结的BiOCl/ BiVO4复合纳米片,经4h光催化后对10mg/L的RhB的降解率达96%.杜等[16]研制的BiVO4/WO3异质结复合膜经3h可见光辐射后对诺氟沙星有较好的降解效果.然而传统的铋基双半导体异质结复合催化剂仍存在处理时间长、催化剂投加量大等制约工程应用的弊端,需要进一步研究提高其表面积及载流子传输能力等性能,以期加快其进一步实际应用的进程.近十几年来,金属有机框架(MOFs)作为一种新型的多孔晶体材料引起了较多关注[17-18],其中锆(Zr)基MOFs[19]不仅具有多活性位点、高比表面积等MOFs的通用特性,还兼具强可修饰性[20]、强稳定性[21]的特点,在吸附[22]、催化[23]、传感[24]等领域被广泛应用.其中UiO-66的结构以Zr6O4(OH)4原子簇作为节点[25],与12个BDC2–配位组装而成. UiO-66中含有两种笼状结构,直径约0.8nm的正四方体笼和直径约1.1nm的正八面体笼,丰富的孔道及笼状结构使其具有很高的比表面积(600~ 1600m2/g)[26].因此,UiO-66作为Zr基直接半导体[27] MOFs的典型代表,在光催化研究中数见不鲜[28].但是,纯相UiO-66光致电子-空穴对分离率低以及光利用能力差[29],从而导致其光催化性能有限.为了克服上述缺点,许多研究者通过UiO-66与其他半导体材料构建异质结来提升其光催化性能[30-31].因此,将多活性位点的UiO-66与廉价、具有可见光响应的BiVO4相结合可能是提高材料光催化性能和实际应用性的有效方法.然而,目前对UiO-66/ BiVO4复合催化剂的构建及其可见光光催化降解机制的系统研究还鲜有报道.本研究将载流子复合率高的BiVO4锚定在UiO-66周围及表面,形成能级及尺寸匹配的异质结,提升复合催化剂的活性位点数和光生载流子分离率,同时增强复合催化剂对四环素的吸附和光催化降解能力.以期为新型铋系MOFs可见光光催化剂的设计和光催化机理的深入研究提供参考. 1材料与方法1.1主要试剂与仪器1.1.1试剂本实验中使用的试剂和溶剂均为分析纯,无需进一步纯化,购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司.五水硝酸铋[Bi(NO3)3·5H2O]、偏钒酸铵(NH4VO3)、乙二醇(C2H6O2)用于合成BiVO4;二甲基甲酰胺(C3H7NO)、氯化锆(ZrCl4)、对苯二甲酸(C8H6O4)、苯甲酸(C7H6O2)用于合成UiO-66;实验用水为娃哈哈纯净水.1.1.2仪器 AHD500W型光化学反应器,深圳中图博安光电有限公司;紫外-可见分光光度计UV2000,上海精密科学仪器有限公司;X射线衍射仪(XRD),D8-Advance,BrukerAXS,Germany;场发射扫描电镜(SEM/EDS),∑IGMA,卡尔蔡司(上海)管理有限公司,电压15KV,观察催化剂形貌;全自动比表面积分析仪(BET),Quantachrome AUTOSORB IQ,USA;紫外-可见-近红外分光光度计(DRS),Agilent Cary 5000,Australia;X射线光电子能谱仪(XPS),紫外电子能谱(UPS),KRATOS Axis Ultra, England.1.2UiO-66和UiO-66/BiVO4的制备1.2.1UiO-66的制备准确称量5mmol的ZrCl4及30当量(相对于ZrCl4)的C7H6O2分别超声完全溶解于40mL和25mL二甲基甲酰胺(DMF)中,分别记为溶液A和B.随后将5mmol C8H6O4加入A溶液中超声至完全溶解,记为溶液C.待溶液C磁力搅拌20min后将溶液B逐滴加入搅拌40min后转移至100mL衬底为聚四氟乙烯的水热反应釜中,120℃恒温24h.待反应溶液冷却后,离心分离并用DMF和无水甲醇清洗多次去除杂质,干燥研磨制得白色固体粉末.1.2.2 UiO-66/BiVO4的制备称取2mmol Bi(NO3)3·5H2O完全溶解于10mL乙二醇中,记为溶液D.称取2.4mmol的NH4VO3溶解于15mL纯净水中,记为溶液E.为了研究不同复合比例对产物光催化性能的影响,在相同Bi3+(2mmol)投加量下,分别称取1.1094g、0.5547g、0.2774g的UiO-66超声分散于50mL乙二醇中,即溶液中的Zr含量分别为4mmol、2mmol和1mmol,记为溶液F.将溶液D加入F中充分混合,随后将溶液E逐滴加入搅拌1h后移入100mL衬底为聚四氟乙烯的水热反应釜中,1801164 中国环境科学 41卷℃恒温12h,待反应溶液冷却后,离心分离并用无水乙醇和纯净水清洗多次去除杂质,干燥研磨制得黄色固体粉末.最后将制得的Zr:Bi物质的量投料比分别为1:0.5、1:1、1:2的复合催化剂分别编号为UB-0.5、UB-1、UB-2.1.3UiO-66/BiVO4的光催化性能测试将90mg所制备的光催化剂加入到300mL浓度为10mg/L的四环素(TC)溶液中.为了保证在光催化降解实验之前保持吸附-解吸平衡,将溶液在黑暗条件下搅拌90min.随后将样品放置于500W的氙灯下(滤光片滤除λ＜420nm紫外光)进行光催化降解,光强(50±5)mW/cm2.在光催化过程中,间隔抽取5mL样品,通过三次离心去除催化剂.采用紫外可见分光光度计测量357nm处的吸光度值,通过标准曲线确定TC浓度.2结果与讨论2.1XRD分析XRD分析可以提供所合成样品的组成和晶相信息.UiO-66、BiVO4及UB-X(X为Zr:Bi物质的量投料比,数值为0.5、1、2)的XRD图谱如图1所示.纯UiO-66在7.34°和8.46°出现特征衍射峰,与之前的报道相同[21-32],证明UiO-66的成功合成.纯BiVO4在18.88°、28.86°、30.56°出现特征衍射峰,对应的晶面指数分别为(011)、(121)、(040),与单斜白钨矿型BiVO4的标准卡片(JCPDS:00-14-0688)吻合.当BiVO4与UiO-66复合后,其衍射峰相对于纯BiVO4没有显著差别,UiO-66在7.34°的特征峰并没有消失,且衍射峰强度随着BiVO4复合量的增加而减少,这可能是复合材料中UiO-66含量相对少所致.UB-X中均保留了BiVO4和UiO-66的特征峰,说明UiO-66/ BiVO4复合材料成功制备.根据文献[33],Bi3+与UiO-66的官能团(-OH和-COOH)之间存在配位关系.因此,Bi3+首先通过配位键吸附在UiO-66的表面上,然后由过量VO3-转化的VO43-逐渐与UiO-66表面固定的Bi3+结合形成化学键,成键的BiVO4分子在溶剂热环境下充分结晶生长成与UiO-66尺寸匹配的BiVO4颗粒,最终形成UiO-66/BiVO4复合催化剂.此外,在27.2°出现Bi单质的衍射峰,由于在这种典型的多元醇反应过程中,乙二醇既是溶剂又是还原剂.微量乙二醇在溶剂热反应过程中首先分解生成中间体甲醛再将Bi3+还原为Bi单质,最终生成微量粒径为150nm左右的球形Bi颗粒(图2(b)),这与先前研究报道的一致,反应见式(1)和式(2)[34-35].HOCH2CH2OH→CH3CHO+H2O (1) 2Bi3++6CH3CHO→3CH3CO–OCCH3+2Bi+6H+ (2)1020304050 60 7080(4)(121)UiO-66UB-2UB-1UB-0.52θ(°)BiVO4(11)Bi图1 样品的XRD谱图Fig.1The XRD patterns of the samples(e1) (e2)(e3) (e4) (e5)图2 UiO-66(a), BiVO4(b), UB-0.5(c)的SEM图;UB-0.5(d~e)的EDS分析Fig.2 SEM images of UiO-66(a), BiVO4(b), UB-0.5(c); theEDS analysis of UB-0.5(d~e)3期綦毓文等：UiO -66/BiVO 4复合光催化剂的制备及其对四环素的光解 11652.2 形貌分析为了进一步确定复合材料中UiO -66与BiVO 4的结合方式,对样品进行表观形貌分析(SEM)和元素分析(EDS).图2为纯UiO -66、纯BiVO 4及UB -0.5的SEM 图.在30当量的苯甲酸调节下,结晶良好的纯UiO -66为尺寸800-1100nm 的正八面体(图2a).纯BiVO 4为长度在500-1000nm 的纺锤状颗粒(图2b).负载前后UiO -66与BiVO 4的形貌和颗粒尺寸相似,纺锤状BiVO 4紧密结合在UiO -66周围,另外如图2d 中的EDS 点谱图像显示,UiO -66表面能检测到BiVO 4的所有元素,即表明一些未结晶完全的BiVO 4颗粒分散在八面体UiO -66表面(图2c),说明BiVO 4与UiO -66复合后在界面处形成了异质结结构.UB -0.5的EDS 分层图像如图2(e)所示,组成UB - 0.5的Bi 、O 、V 、Zr 、C 元素分布在整个复合颗粒中,且组成BiVO 4的Bi 、O 、V 元素在外侧显示突出,组成UiO -66的Zr 、C 元素主要集中在对应的中心八面体处,与SEM 图像2c 的结果一致.进一步表明了异质结的成功构建. 2.3 XPS 及UPS 分析通过XPS 进一步分析研究了UiO -66/BiVO 4复合材料的表面元素化学态.图3(a)为BiVO 4和UB - 0.5的完整测量光谱.相较于单一BiVO 4,当UiO -66与BiVO 4复合后,出现Zr 的衍射峰,表明Bi 、Zr 、C 、V 、O 存在于UiO -66/BiVO 4异质结的表面上,这与EDS 的结果一致.如图3(b)中显示,BiVO 4主要在Bi 4f 7/2的159.2eV 和Bi 4f 5/2的164.5eV 附近处有两个对称峰,为Bi 3+在BiVO 4中的典型值[36].与原始BiVO 4相比,UB -0.5中的Bi 4f 的主要拟合峰的结合能升高,分别由BiVO 4中的159.2eV 和164.5eV 变为UB -0.5中的159.4eV 和164.7eV ,表明的Bi 3+的价态因UB - 0.5异质结中的电荷转移而变低,即电子由BiVO 4向UiO -66转移,与电荷转移机制图8一致.此外,Bi 的XPS 光谱表明UB -0.5具有更大的半峰全宽(FWHM),这是由于BiVO 4颗粒相对较小而增强的无序性和化学不均一性所致,表明大表面积的UiO -66可以有效地稳定BiVO 4颗粒并抑制聚集[37].图3(c)显示了V 元素与UiO -66结合前后的结合能同样发生了变化,且结合后的结合能移至更低的位置.UB -0.5的O1s 峰可以拟合为图3(d)中530.27eV ,531.44eV 和532.88eV 的三个峰.其中530.27eV 处的峰属于Bi -O 和Zr -O 键[38-39].531.44eV 处的峰则与表面吸附氧有关,可归因于BiVO 4表面的氧空位[40],而532.88eV 处的峰与表面羟基有关[41].对于UB -0.5的C1s 的光谱(图3(e)),约284.90eV 、286.30eV 和288.60eV 处的三个结合能峰分别属于UiO -66的C=C 、C -C 和C=O 基[36].UB - 0.5中Zr 3d 光谱(图3(f))在184.58和182.18eV 处显示典型的Zr 3d 3/2和3d 5/2峰,这些峰源自[Zr 6O 4(OH)4(CO 2)12]集群[42].综上,XPS 结果进一步提供了UiO -66/BiVO 4异质结构形成的证据,且UiO -66与BiVO 4相之间的界面结合紧密.图4显示了样品的UPS 结果.BiVO 4和UiO -66样品的VB(价带)水平为2.08eV 和3.77eV ,分别与报道的实验数据2.10eV [11]和3.50eV [43]相符.与BiVO 4相比,UiO -66/BiVO 4异质结的VB 电位为1.76eV ,负移动为0.32eV ,这证明表面部分的UiO -66/BiVO 4异质结可以向能带位置的负方向移动,增强了将氧气转化为超氧自由基的能力.1000 800 600 4002000强度(a) Survey UB-0.5BiVO 4Z r 3p B i 4fZ r 3d B i 5dC 1sB i 4dV 2p O 1sO K L LO K L LO 1s B i 4dB i 4pV 2p C 1sB i 4fB i 5d结合能(eV)170168166164162160158 156结合能(eV)1166中 国 环 境 科 学 41卷强度526 524522 520 518 516514512510(c) V2p V2p 1/2524.4 V2p 3/2517.0BiVO 4516.9524.1UB-0.5结合能(eV)538536534532530528 526结合能(eV)295 290 285 280275结合能(eV)192190188186184182180 178 176结合能(eV)图3 样品的XPS 光谱.(a)全扫描,(b)Bi 4f,(c)V 2p,(d)O 1s,(e)C 1s,(f)Zr 3dFig.3 The XPS spectrum of the sample. Typical wide survey(a), and high resolution XPS spectrum of Bi 4f(b);V 2p(c);O 1s(d);C1s(e);Zr 3d(f)图4 样品的UPS 结果 Fig.4 The UPS results of sample2.4 比表面积及孔径分析表1和图5是催化剂在77K 下的N 2吸附-脱附测试结果.对于纯UiO -66纳米颗粒,N 2吸附-脱附等温线属于无滞后环的I 型吸附-脱附等温线,这是微孔材料所具有的特定吸附-脱附等温线类型[44],且比表面积为1502.1m 2/g,其中微孔面积为1372.00m 2/g,占总比表面积的91.34%.对于复合材料UB -0.5,N 2吸附-脱附等温线由I 型转变为Ⅳ型,在较高的相对压力下出现小的回滞环(图5(a)),表明介孔的出现主要是由于BiVO 4纳米粒子在UiO -66表面堆积而引起的,如SEM 图2(c)所示.随着BiVO 4的引入,比表面积值从原始UiO -66的1502.1m 2/g 降为UB -0.5的256.3m 2/g,孔体积值从原始UiO -66的0.58cm 3/g 降为UB -0.5的0.26cm 3/g.尽管如此,其数值仍远高于纯BiVO 4纳米颗粒的17.8m 2/g 和0.05cm 3/g.相似地,在图5(b)~(c)的孔径分布曲线中,UiO -66的孔径主要分布在0.78nm 和1.10nm 附近,为八面体UiO -66的典型值,BiVO 4的孔径主要分布在5.69-14nm.在UiO -66与BiVO 4成功复合后,微孔和介孔的分布曲线分别和UiO -66与BiVO 4相似,表明UiO -66与BiVO 4分别主导了UB -0.5的微孔和介孔结构.因为在UB -0.5的复合过程中,先加入的UiO -66载体影响了的结晶过程,原先纺锤状BiVO 4的形貌发生改变(图2(b)~(c)),导致原来介孔结构发生改变而呈现出新的孔径分布,使得BiVO 4的孔径主要分布在3.81nm 附近((图5(d)).当BiVO 4复合分散在UiO -66的表面后,UiO -66的部分空隙被覆盖或堵塞((图2(c)),导致UB -0.5的微孔孔径主要分布在0.43nm.相应地,平均孔径为13.11nm 的BiVO 4负载到平均孔径为1.77nm 的UiO -66表面后,形成了平均孔径为4.36nm 的UB -0.5复合材料.表明UiO -66与BiVO 4复合之后,使孔径结构向更有利于提高吸附速率和3期綦毓文等：UiO -66/BiVO 4复合光催化剂的制备及其对四环素的光解 1167容量的方向发展,具有显著改善单一材料的表面吸附性能的潜力.0 0.2 0.4 0.6 0.81.01234567891000.20.40.60.81.01.2 1.100.78(b)孔体积变化率(d V /d r )孔径(nm)UiO-66吸附量(c m 3/g )相对压力(P/P 0)12345678910-0.020.020.040.060.080.100.120.14UB-0.53.810.43孔体积变化率(d V /d r )孔径(nm)(d)0 510 15 20 2530350.002 0.004 0.006 0.008 0.010 (c)BiVO 4孔体积变化率(d V /d r )孔径(nm)7.45图5 合成样品的BET 曲线(a)及孔径分布图UiO -66(b); BiVO4(c); UB -0.5(d)Fig.5 BET curve(a) and pore size distribution of synthetic samples. UiO -66(b); BiVO4(c); UB -0.5(d) 表1 样品的比表面积、孔径和孔体积Table 1 S BET , average pore size and pore volume of samples样品 比表面积 (m 2/g)微孔面积 (m 2/g)平均孔径 (nm)孔体积 (cm 3/g) UiO -661502.1 1372.00 1.770.58BiVO 417.8 0.18 13.11 0.05UB -0.5 256.3 107.73 4.36 0.262.5 UV -vis DRS 漫反射分析光催化剂对可见光的吸收能力是决定着其光催化性能的重要因素,因此对纯UiO -66、纯BiVO 4及复合材料UB -0.5进行UV -vis DRS 漫反射表征.如图6(a)所示,纯UiO -66在380~780nm 可见光区吸收能力微弱,纯BiVO 4具有较强的吸收能力,复合材料UB -0.5的吸收能力相较于纯UiO -66明显提升,特别是在380~500nm 尤为明显.另外,根据Kubelka -Munk 方法,利用式(3)可计算得到BiVO 4、UiO -66和UB -0.5的带隙能[36].2()n/g Ahv A hv E =− (3)式中:α,h ,ν,E g 和A 分别为吸收系数、以eV 为单位的普朗克(Planck)常数、光频率、带隙宽度和样品在吸收边处的吸光系数.同时,由于UiO -66和BiVO 4属于直接带隙半导体,因此n 取值为l.将各参数代入式(3),计算得到纯BiVO 4、UiO -66和UB -0.5的带隙能分别为2.34eV 、2.38eV 和4.00eV,如图6(b)所示.UB -0.5的带隙宽度相较于UiO -66明显减小,略高于纯BiVO 4,与图6(a)中光吸收曲线一致.说明UB -0.5复合光催化剂易于被可见光激发产生光生载流子,提高量子效率.通过图4中的UPS 分析可知,BiVO 4与UiO -66的VB 位置分别为2.08eV 、3.77eV.从图6的Tauc 图可知BiVO 4与UiO -66的Eg 分别为2.34eV 和4.00eV.CB(导带)位置可以由式(4)计算得出:E CB = E g - E VB(4)式中:E VB 代表半导体价带电位,eV;E CB 代表半导体导带电位,eV;E g 代表半导体带隙能,eV.计算出知BiVO 4与UiO -66的E g 分别为2.34eV 和4.00eV.1168 中 国 环 境 科 学 41卷BiVO 4与UiO -66的CB 位置分别为-0.26eV 和-0.23eV.300 400 500 600 700 800UiO-66UB-0.5 BiVO 4 强度波长(nm) (a)1.52.0 2.53.0 3.54.04.5带隙宽度(e V )结合能(eV)图6 样品的DRS 光谱图(a)及相应的Tauc 图(b) Fig.6 The DRS spectrum (a) and (b)corresponding Taucdiagram of Sample2.6 光催化性能通过在模拟可见光照射下抗生素TC 的降解来评判催化剂的光催化性能,结果如图7所示.如图7(a)所示,纯UiO -66在暗吸附90min 后对TC 的吸附率为51.1%,明显低于其他样品.但由于曲线斜率较大,可能尚未达到吸附平衡.为此,开展了更长时间的暗吸附实验,发现12h 后UiO -66对TC 达到吸附平衡,总吸附去除率为88.14%.纯UiO -66对TC 的吸附效率低主要因为理论分子动力学直径为1.26nm 的TC 分子[45]难以进入UiO -66中1.1nm 左右八面体笼孔道[46],并造成部分堵塞.纯BiVO 4及复合材料UB - X (X =0.5、1、2)在暗吸附第90min 达到吸附平衡,对TC 的吸附去除率分别为59.6%、68.7%、61.5%、61.6%.其中复合材料UB -0.5的吸附能力明显高于纯UiO -66,主要由于亲水性良好的BiVO 4[47]的引入极大的改善了孔径结构并提高了单一UiO -66的表面亲水性能,在比表面积减少的情况下反而加速了对液相中TC 的吸附.UB -0.5对TC 的吸附能力皆高于纯BiVO 4、UB -1和UB -2,主要由于高比表面积和孔隙率的UiO -66提供了大量的吸附位点.因此,材料对目标污染物的吸附,不仅仅依赖于高比表面积提供的多活性位点,材料的相对孔径结构和亲水性质也是非常关键的因素.UB -0.5对TC 的强吸附能力主要归因于复合材料UB -0.5良好的亲水性、较大的比表面积和适当的孔径.-90-60-300 30 60 900.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0C /C 0时间(min)2040 60 8000.20.40.60.81.0l n (C 0/C )时间(min)图7 模拟可见光下催化剂对TC 的去除曲线(a)及降解速率曲线(b)Fig.7 The removal curve and degradation rate curve ofcatalyst for TC under visible light经90min 可见光照射后,空白实验表明TC 的直接光解可以忽略不计.纯UiO -66对TC 的总去除率为58.7%,主要因为90min 的吸附时间,尚未达到吸附平衡.相同条件下,纯BiVO 4及复合材料UB -X(X= 0.5、1、2)对TC 的总去除率分别为62.3%、85.8%、72.6%、73.2%.其中,纯BiVO 4在开灯后去除率变化微小,说明纯的BiVO 4对TC 光降解作用微弱.结果3期綦毓文等：UiO-66/BiVO4复合光催化剂的制备及其对四环素的光解 1169表明,复合材料对TC的总去除率均高于单一催化剂,其中UB-0.5异质结光催化剂最高为85.8%,比纯UiO-66和纯BiVO4分别提升27.1%和23.5%.结合BET、DRS等表征结果,显然UB-0.5对TC降解效率的提升归因于复合材料催化活性位点的增多、可见光吸收能力的增强和形成异质结复合材料后光生载流子效率的提高.研究TC的光催化降解动力学,其结果如图7(b)所示.拟一阶动力学模型很好地拟合了所有光催化剂对TC降解的动力学曲线,空白、纯UiO-66、纯BiVO4和UB-X(X=0.5、1、2)的速率常数为分别为1.19×10−4min-1、2.32×10−3min-1、1.59×10−4min-1、7.61×10−3min-1、3.74×10−3min-1和3.53×10−3min-1.毫无疑问,UB-0.5异质结的速率常数最高,分别是UB-1和UB-2速率常数的2.03和2.16倍,是纯BiVO4的47.9倍.显然,异质结复合催化剂的成功制备,极大的升高了对TC的可见光光降解速率.2.7光催化机理探讨为了探究异质结体系提高光催化活性的机制,根据我们的实验结果,提出了UiO-66/BiVO4复合材料在可见光下的光催化反应机理.当UiO-66与BiVO4复合时,复合材料的能带结构发生变化,在两个半导体之间的界面处形成稳定的异质结构.通过考虑样品的带隙和VB水平,可以绘制UiO-66/ BiVO4异质结的能带排列图.如图8所示,当复合材料暴露于可见光时,BiVO4产生电子-空穴对,由于II型异质结的形成且BiVO4的CB电势比UiO-66更负,光生电子易于从BiVO4层的CB移动到高比面积的UiO-66的CB.同时,受到VB电势的限制,两者VB层不容易发生空穴转移,从而抑制了光生电子-空穴对的复合.理论上,只有CB电势低于氧气(O2)转变为超氧自由基(·O2-)的电势(+0.13eV),溶解氧才能与CB上的电子结合生成·O2-[48],故迁移到BiVO4表面的电子和迁移到UiO-66表面的电子都能与吸附氧和溶解氧结合产生·O2-对四环素进行降解.同样,只有当电势大于·OH/H2O的转化电势(+2.68eV),光致空穴才能氧化吸附的水分子产生羟基自由基[49],故BiVO4的CB边的空穴直接对四环素氧化降解,而没有将吸附的H2O分子转化为·OH后再降解的转化过程.综上,超氧自由基和空穴是对四环素进行降解的主要活性物种,催化降解性能的提高主要归因于UiO-66/BiVO4异质结的成功构建.一方面,被激发的载流子得以有效分离,从而减少了电子-空穴对的重组并延长了载流子的寿命;另一方面,UiO-66的引入大大的增加了吸附位点和催化位点数量,进而提高了光催化降解性能.图8 UiO-66/BiVO4异质结的光催化机理示意Fig.8 Schematic diagram of the photocatalytic mechanism ofUiO-66/BiVO4 heterojunction3结论3.1采用两步溶剂热法成功制备了UiO-66/BiVO4异质结光催化剂.研究表明UiO-66的加入量对该复合材料的光学性能、吸附及光催化降解TC的性能有显著的影响.其中复合材料UB-0.5的可见光光催化活性最高,对TC的光解率达85.8%,比纯UiO-66和纯BiVO4分别提高27.1%和23.5%,降解速率是纯BiVO4的47.9倍.3.2能级匹配异质结复合材料的成功构建使光生载流子在界面电场的作用下迅速迁移,抑制了光生电子-空穴对的复合,延长了载流子寿命;其次,相较于单一材料,UB-0.5具有更高的比表面积和光吸收能力,提升了处理效率和光利用率.从而二者共同增强了复合催化剂的光催化活性.3.3根据能带隙、UPS表征结果,向负方向移动的异质结导带加强了氧气向超氧自由基的转化,进而有利于四环素的催化降解,且超氧自由基和空穴是降解TC的主要活性物种.参考文献：[1] Tang L, Zeng G M, Shen G L, et al. 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有机太阳能电池
有机太阳能电池摘要有机太阳能电池因具有成本低、质轻、柔韧性好、可大面积印刷制备的优点而受到广泛关注，对电池原理，结构，材料的研究对提高有机太阳能电池的性能有重大意义。
本文主要综述了有机太阳能电池的工作原理，电池结构以及电极材料。
并对有机太阳能电池的应用前景做了展望。
关键词原理；结构；材料；应用前景1.有机太阳能电池简介有机太阳能电池，顾名思义，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。
主要是以具有光敏性质的有机物作为半导体的材料，以光伏效应而产生电压形成电流, 实现太阳能发电的效果.由于无机硅太阳能电池的材料生产成本高，污染大、能耗高，寻找新型太阳能电池材料和低成本制造技术便成为人们研究太阳能电池技术的目标。
有机太阳能材料和电池制备技术有望成为低成本制造的选择之一。
世界上第一个有机光电转化器件是由Kearns和Calvin在1958年制备的，其主要材料为镁酞菁（MgPc）染料，染料层夹在两个功函数不同的电极之间。
1986年，行业内出现了一个里程碑式的突破——有机半导体的发明。
器件的核心结构是由四羧基苝的一种衍生物（PV）和铜酞菁（CuPc）组成的双层膜。
双层膜的本质是一个异质结，其思路是用两种有机半导体材料来模仿无机异质结太阳能电池。
1992年，土耳其人Sariciftci在美国发现，激发态的电子能极快地从有机半导体分子注入到C60分子中，而反向的过程却要慢得多。
1993年，Sariciftci在此发现的基础上制成PPV/C60双层膜异质结太阳能电池。
随后，研究人员在此类太阳能电池的基础上又提出了一个重要的概念：混合异质结（体异质结）。
而所谓“混合异质结”，就是将给体材料和受体材料混合起来，通过共蒸或者旋涂的方法制成一种混合薄膜。
给体和受体在混合膜里形成一个个单一组成的区域，在任何位置产生的激子，都可以通过很短的路径到达给体与受体的界面（即结面），从而电荷分离的效率得到了提高。
2.有机太阳能电池工作原理激子概念在有机半导体材料中，分子之间只有很弱的范德华作用力，不能形成连续的能带，电子被光激发后只能停留在原分子轨道内，不能转移到其他分子上。
卟啉化合物的合成
Abstract Porphyrins are wideIy distributed in nature，and exist as the prosthetic groups in a wide variety of primary metaboIites such as hemogIobins， myogIobins， cytochromes， cataIases， peroxidases， chIorophyIIs， and bacteriochIorophyIIs. This articIe describes the current methodoIogy for preparation of simpIe， symmetricaI modeI porphyrins，as weII as more compIex unsymmetricaIIy substituted porphyrins . Two methods mean direct condensation of pyrroIe and aIdehydes to form porphyrins and moduIe route to form porphyrins are presented systematicaIIy . Porphyrin syntheses from monopyrroIes are best described with reference to two famous porphyrins， tetraphenyIporphyrin and octaethyIporphyrin . The recent progress in synthesizing moduIe in moduIe route is described in detaiI .
水溶性稀土卟啉配合物的合成及应用性质研究
水溶性稀土卟啉配合物的合成及应用性质研究Ξ赵吉寿,颜 莉,戴建辉(云南民族大学化学系,云南 昆明,650031) 摘 要:用固相法合成了水溶性卟啉配合物[L nT PPS4(C3H4N2)2]・3H2O(L n=Gd,D y,Tm,Yb),并对它们进行了配合物-氯铂酸钾-三氯化钛三组分体系的光敏催化性能研究。
关键词:水溶性卟啉配合物;稀土;光敏剂中图分类号:O614133 文献标识码:A 文章编号:100420277(2003)0320001203 大杂环共轭体系卟啉及金属卟啉配合物已经引起许多化学工作者及其它科学工作者的极大兴趣,经过广泛研究发现了它们在各个方面的应用性质,如卟啉及其配合物能选择性地聚集在癌细胞周围,可用于诊断和治疗癌症和其它一些疾病。
在材料科学上,大共轭环状化合物卟啉及其多聚物可用于有机半导体和有机合成半导体材料。
在化学上,卟啉及金属卟啉配合物作为电化学过程、氧化-还原反应过程、异构化和聚合反应过程、光化学和光电化学反应过程的催化剂以及分析试剂等方面得到广泛的应用。
在生物模拟方面也有重要意义[1,2],Po rter以水溶性锰卟啉为光敏剂,苯醌作为电子受体实现光解水放氧,并对其光化学特性和反应机理进行了一系列研究,Gratzel,H arri m an,O ku ra等先后发现水溶性卟啉在三乙醇胺和ED TA作电子给体,甲基紫精作中继物,胶态铂或氢化酶为还原剂时,可以有效光解水放氢。
何云陔、梁永武、贾殿增等先后分别用贵金属(Pd,R u,R h)水溶性卟啉为光敏剂,K2P tC l6为催化剂实现了光解水放氢[1～5]。
本文合成了三种水溶性稀土卟啉配合物并对其进行表征,分别用它们作光敏剂,K2P tC l6为催化剂,T i C l3为电子给体的三组分体系进行光解水性能研究。
1 实验部分111 试剂和仪器所用试剂有:吡咯(C1P)、苯甲醛(A R)、Gd2O3 (9918%)、D y2O3(9919%)、Tm2O3(光谱纯)、Yb2O3 (9918%)、乙酰丙酮(A R)、咪唑(A R),其它试剂均为分析纯,吡咯和苯甲醛使用前新蒸,其它试剂使用时按其它方法处理。
卟啉化聚合物（含网状聚合物星形聚合物树枝状聚合物簇状聚合物）
卟啉化聚合物（含网状聚合物星形聚合物树枝状聚合物簇状聚合物）卟啉分子的四臂结构能合成多功能基团化合物用于制备具有多种三维空间结构的卟啉化聚合物，包括三维网状聚合物、星形聚合物、树枝状以及簇状聚合物等。
三维空间结构能赋予卟啉聚合物特殊的传感性能。
用四（４一羟苯基）卟啉与六氯环三磷腈共聚合成网状聚合物并制备成微球，用于水溶液中Ｈ９２＋的检测。
网状聚合物不仅实现了卟啉功能分子的分散也大大提高了卟啉在传感材料中的台量。
结果表明，该荧光微球具有良好的抗荧光淬灭性，并对Ｈ一具有高的选择性和灵敏度。
以铂卟啉为核．四端基为带有吸光生色团的树枝状卟啉聚合物ｒ固１.１２ｋ生色团的吸光性以及与中心卟啉的能量转移强化了卟啉核的荧光性能。
而铂卟啉对三线态氧具有敏感的响应性，与氧气接触会导致其荧光淬灭。
荧光淬灭性质使其能用于氧气含量的检测卟啉化聚合物相关定制产品目录：卟啉修饰PEG-PCL嵌段共聚物PLGA-PEG-TPP 四苯基卟啉修饰PLGA-PEG共聚物卟啉修饰PLA-PEG共聚物卟啉型聚酰胺类嵌段共聚物的金属配合物卟啉修饰的两亲性嵌段共聚物PEG(113)-PCL(46)-卟啉甲基丙烯酸辛酯-乙烯基咪唑共聚物/钴卟啉复合膜锌卟啉功能化苯乙烯-4-乙烯基吡啶共聚物卟啉降冰片烯聚合物/单体PEI聚合物修饰单羧基苯基卟啉聚2-对丙烯酰氧苯基-5,10,15,20-四苯基卟啉镍聚乙二醇高分子链的四苯基卟啉衍生物PEG-TPP 卟啉-联吡啶二聚体的定制产品锌卟啉基微孔聚合物(CMPs)笼型聚倍半硅氧烷(POSS)修饰卟啉化合物贵金属的光敏剂聚吡啶钌(II)卟啉共轭介孔聚合物(CMPs)聚乙烯吡咯烷酮（PVP）修饰二氧化锰纳米颗粒聚乙二醇PEG修饰二氧化钛纳米颗粒四苯基卟啉修饰PEG聚乙二醇聚苯胺/MnT1239卟啉/铂纳米粒子复合材料卟啉修饰TPP-PEG-PCL嵌段聚合物PEI-TCPP 聚乙烯亚胺修饰四苯甲酸卟啉稀土上转换纳米棒表面修饰聚乙二醇血卟啉聚乙二醇接枝血卟啉衍生物(HP-diPEG) mTHPC-PEG聚乙二醇修饰光敏剂卟啉锰卟啉修饰聚苯胺材料四苯基卟啉-聚吡咯纳米复合材料聚苯乙烯固载锰(Ⅲ)卟啉卟啉修饰TPP-PEG-PCL三嵌段聚合物卟啉基聚N-异丙基丙烯酰胺(MHTPP-PNIPAM)聚乙烯醇-八乙基铂卟啉PEI聚乙烯亚胺修饰单羧基苯基卟啉PEI-TCPP聚乙烯亚胺修饰四苯甲酸卟啉金卟啉-PEG聚乙二醇缀合物卟啉/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米阵列卟啉修饰PEG-PCL嵌段聚合物PLGA聚乳酸-羟基乙酸包裹血卟啉卟啉降冰片烯聚合物高分子聚合物负载金属卟啉亚苯胺基偶联锰卟啉聚合物锰卟啉环糊精聚合物铁卟啉环糊精聚合物聚多巴胺@Zr(Ⅳ)卟啉-金属有机框架核壳卟啉修饰末端树枝状聚合物聚四苯基钴卟啉(pCoTPP)修饰金电极锰卟啉修饰聚苯胺新材料聚苯胺(PANi)/MnT1239卟啉复合材料核壳结构聚苯乙烯微球/氧化石墨烯/卟啉复合物氧化石墨烯@聚合金属卟啉复合纳米催化剂金属卟啉功能化聚合物卟啉功能化聚N-异丙基丙烯酰胺聚合物卟啉功能化双亲性嵌段聚氨基酸PLGA包裹血卟啉四对溴苯基铂卟啉聚氯乙烯敏感膜卟啉聚肽四对溴苯基铂卟啉PVC敏感膜网状纳米结构希夫碱卟啉聚合物芳香酰胺键联卟啉聚合物锌卟啉聚合物RGD靶向卟啉聚合物纳米胶束铟卟啉聚合物小编：axc温馨提示：本文内容及产品来源于西安齐岳生物作者：西安齐岳生物推广部。
2-氨基-4-氟吡啶合成工艺研究
第 期
第 卷第 ３３ 年 ４２０２１ ４
４月期
郭永艳，等： 存在下催化还原铬黑 及应用于 检测 化 学 研 究 与 应 用
Ａｇ＋Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ＡｐｐｌＴｉｃａｔｉｏｎ
Ａｇ＋
文章编号： （ ） １００４１６５６ ２０２１ ０４０７６７０５
２氨基４氟吡啶合成工艺研究
， Ｖｏｌ． ３３ ， Ａｐｒ．
： ， Ａｂｓｔｒａｃｔ ２Ａｍｉｎｏ４ｆｌｕｏｒｏｐｙｒｉｄｉｎｅ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｉｎ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｔｙｒｏｓｉｎｅ ｋｉｎａｓｅ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ ＰＩ３Ｋ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ ａｎｄ ａｌｄｏ
锰掺杂ZIF-67纳米复合材料的制备及其电化学同时检测重金属离子性能研究
Cu２＋ 、
Hg２＋ 同时检测的方波阳极溶出伏安行为有了显著增强.
关 键 词:Mn
ＧZIF
Ｇ
６７;纳米复合材料;电化学检测;重金属离子
中图分类号:
X８３２ 文献标识码:
A
随着人类社会的进步和工业化的发展,重金属工业进入了高速发展阶段,随之导致的环境问题也日益
严峻.比如采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属超标制品等一系列人 类 生 产 活 动,使 得 环 境 中 的 重 金
ＧHAc.
２ ６H２O、
２ ４H２O、
１．
２ 实验仪器
磁力搅拌器、鼓风干燥箱、高压反应釜、离心机、超声波清洗器、超纯水仪、电化学工作站.
１．
３ 实验内容
(
１)
ZIF
Ｇ
６７ 的制 备. 采 用 文 献 [
１８]所 述 的 方 法 合 成 ZIF
Ｇ
６７. 首 先,将 ４ mo
l２
Ｇ甲 基 咪 唑 和 １ mo
分析的应用还比较少 见.Zheng[１５]等 采 用 易 操 作 的 双 金 属 钴 锰 ZIF 模 板 化 策 略,成 功 制 备 了 Ni
ＧCo
ＧMn
LDH 纳米 片,用 作 超 级 电 容 电 极 的 比 电 容 高 (
２０１２
５F/ga
t１ A/g),速 率 容 量 好 (
１０ A/g 固 位 率
ＧCS 复合材料,首次将其作为度显著增强.过渡金属由于具有未充满的价层 d 轨道,通常表现出较强的
金属活泼性,同时很容易与其他材料形成配合物,故常常应用于材料改性方向.过渡金属锰在高价态表现
出强氧化性,低价态又非常稳定,还 可 以 与 ZIF
四苯基卟啉的合成与表征
四苯基卟啉的合成与表征四苯基卟啉是一种重要的有机分子材料，被广泛用于光电子学、生物医疗、催化等领域。
本文将介绍四苯基卟啉的合成和表征方法。
合成方法四苯基卟啉的合成方法较为复杂，以下将介绍其中较为常见的几种方法。
第一种方法：Anderson方法Anderson方法是四苯基卟啉合成的一种传统方法，其主要步骤如下：1.将酞菁代入和苯甲醛反应得到卟啉-phenaldazine。
2.经过获取、晶化、减压干燥等处理后，将卟啉-phenaldazine与甲硫醇等在碱性条件下反应，得到四苯基卟啉。
这种方法虽然操作相对简单，但其产率较低且对环境有较大的污染。
第二种方法：Lindh方法Lindh方法是一种改良版的四苯基卟啉合成方法，其操作步骤如下：1.将酞菁代入和苯丙酮反应，生成卟啉-phenalenone。
2.利用杂环化合物类似三苯基硼烷的还原剂将卟啉-phenalenone还原，生成四苯基卟啉。
Lindh方法不仅产率较高，且环保性能也较好。
由于使用的还原剂不是常见的危险化学品，因此该方法也更加安全。
表征方法四苯基卟啉是一种具有复杂结构的分子，其得到后需要进行表征。
以下将介绍主要的表征方法。
红外光谱分析红外光谱是测量物质分子振动状态的一种分析方法。
用红外光谱仪对四苯基卟啉进行分析，可以通过不同波长的光波与分子间的能量转移关系，给出其分子结构、化学键类型以及化学键键长等信息。
紫外-可见吸收光谱分析紫外-可见吸收光谱是表征物质电子结构的一种分析方法。
在紫外-可见吸收光谱仪中，四苯基卟啉物质吸收位置及强度可获得分子内部电子结构及电子能级等信息。
核磁共振光谱分析核磁共振光谱将磁场作用于分子，根据原子核固有的磁学特征，分析分子内部结构与化学键的信息。
通过核磁共振光谱分析，可以解析出四苯基卟啉分子的各个质子交换及化学位移信息。
结论本文介绍了四苯基卟啉的合成和表征方法，其中Anderson方法和Lindh方法分别为较为常见的合成方法。
非金属元素掺杂石墨相氮化碳光催化材料的研究进展
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 10 期非金属元素掺杂石墨相氮化碳光催化材料的研究进展宋亚丽1，李紫燕1，杨彩荣1，黄龙2，张宏忠1（1 郑州轻工业大学材料与化学工程学院，环境污染治理与生态修复河南省协同创新中心，河南 郑州 450001；2郑州大学生态与环境学院，河南 郑州 450001）摘要：石墨相氮化碳（g-C 3N 4）是一种非金属光催化材料，其具有制备成本低、制备过程简单、绿色、无二次污染、带隙能可调控、热稳定性高等特点，使其成为人们在能源与环境领域研究和关注的焦点。
然而，g-C 3N 4还存在比表面积小、禁带宽度较大、光生电子和空穴复合过快等缺点，限制了其发展。
非金属元素掺杂可以对g-C 3N 4进行改性以有效解决以上问题，使其带隙减小，拓宽光谱响应范围，抑制光生电子-空穴对的复合，提高光吸收能力，来提高其光催化性能。
本文对非金属元素掺杂g-C 3N 4的合成方法、应用等方面进行综述，从非金属单元素掺杂（单元素自掺杂和其他单元素掺杂）、非金属多元素共掺杂方面进行了总结。
最后指出了在非金属元素掺杂g-C 3N 4方面，仍需要关注g-C 3N 4产量偏低、可见光利用效率不足、回收较难等问题，并强调了非金属元素掺杂g-C 3N 4在治理环境污染和应对能源危机方面的重要作用。
关键词：石墨相氮化碳；非金属元素；掺杂改性；光催化性能中图分类号：TQ314.2 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）10-5299-11Research progress of non-metallic element doped graphitic carbonnitride photocatalytic materialsSONG Yali 1，LI Ziyan 1，YANG Cairong 1，HUANG Long 2，ZHANG Hongzhong 1(1 Henan Collaborative Innovation Center for Environmental Pollution Control and Ecological Restoration, College of Materials and Chemical Engineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450001, Henan, China;2College of Ecology and Environment, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, Henan, China)Abstract: Graphitic carbon nitride (g-C 3N 4) is a non-metallic photocatalytic material. It has the advantages of low cost, simple preparation process, green, no secondary pollution, adjustable band gap energy and high thermal stability. It has become the research hotspot in the field of energy and environment. However, g-C 3N 4 possesses the disadvantages of small specific surface area, large band gap and fast recombination rate of photogenerated electrons and holes, which limits its application. Non-metallic element doping can effectively solve the above problems by reducing the band gap, broadening the spectral response range, inhibiting the recombination of photogenerated electron-hole pairs and improving the light absorption capacity. In this work, the synthesis methods and application of non-metallic element doped g-C 3N 4 were reviewed. The non-metallic single element doping (single element self-doping and other single element doping) and non-metallic multi-element co -doping were综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-2180收稿日期：2022-11-23；修改稿日期：2023-06-04。
磁性多孔碳材料的研究进展
04098功滋讨科2021年第4期(52)卷文章编号：1001-9731(2021)04-04098-07磁性多孔碳材料的研究进展”颛孙梦林1，何伟1,(1.沈阳化工大学材料科学与工程学院，沈阳110142； 2.辽宁隆镁科技有限公司，辽宁鞍山114207)摘要：磁性多孔碳材料同时具有磁性和多孔性质，其拥有丰富的孔道结构、高的比表面积、高孔容、良好的活性位点和磁性可分离等优异的性能，可以很好的解决多孔碳材料在应用过程中难分离回收等问题，因此，磁性多孔碳材料已经在吸附领域得到广泛的应用。
按照孔径大小、磁性强弱以及组合方式的不同将磁性多孔碳材料进行了分类，并综述了近年来磁性多孔碳材料的制备方法以及吸附应用，最后，对磁性多孔碳材料的应用前景进行了展望。
关键词：多孔碳材料；磁性；制备方法；吸附中图分类号：TB34文献标识码:A DOI：10.3969/.issn.1001-9731.2021.04.0140引言多孔碳材料［］具有高度发达的孔隙结构、高比表面积、良好的电导率、有序的多孔结构、大孔隙体积、强耐腐蚀性、热稳定性和良好的活性位点等优异的物理化学性能，因此，广泛应用在超级电容器电极23］、催化与储能［］、电池负极材料［］、重金属离子吸附［］、气体吸附⑺和微波吸收］8］等诸多领域。
目前，工业废水的大量排放,其中的许多染料对环境和人类身体健康具有一定的危害性，因此，从工业废水中去除有机染料就显得十分重要。
多孔碳材料凭借自身特性可应用于有机染料吸附，然而，常规的多孔碳材料在实际应用中难以分离和回收，且可能会造成二次污染。
随着人们对多孔碳材料的深入研究，开发具有优异性能的磁性多孔碳材料成为研究热点。
科研工作者们通过对多孔碳材料进行磁性复合来制备磁性多孔碳材料，如在多孔碳材料中增加磁性纳米粒子，可以轻而易举地将被污染的多孔材料分离出来，达到分离净化、重复利用的目的。
磁性多孔碳材料［］具有高比表面积、高孔容、吸附能力强、磁性可分离等特点，拥有磁性性质和多孔性质，可以很好的解决多孔碳材料的缺陷,在诸多领域有着巨大的应用潜力，如作为宽带电磁波的吸收剂［0］、用于药物输送［1］、屏蔽电磁干扰［2］等，磁性多孔碳材料所具备的优异特性有助于其作为吸附剂发挥出色的性能。
四苯基卟啉(TPP)及其金属配合物的合成及光谱表征
四苯基卟啉及其金属配合物的制备卟啉简介 1.卟啉的结构卟吩（Porphine ）是由4个吡咯分子经4个次甲基桥联起来的共轭大环分子。
环中碳、氮原子都是sp 2杂化，剩余的一个p 轨道被单电子或孤对电子占用，形成了24中心26电子的大π键，具有稳定4n+2π电子共轭体系，具有芳香性。
卟啉（porphyrins ），是卟吩的外环带有取代基的同系物和衍生物。
卟啉化合物的命名主要有两种即fischer 命名和IUPAC 命名法，IUPAC 命名法将卟吩环与甲叉相连的吡咯环上的碳开始依次编号，fischer 命名法是将卟吩的四个甲叉用α，β，γ，δ表示。
NH NNN H12345678910111213141516181920IUPAC 命名编号方法 Fisher 命名编号方法卟吩核的α，β，γ，δ位由于不同的取代基取代后就成为中位取代卟啉，它是一类与血卟啉相似的化合物。
如四苯基卟啉，结构式如图1：N HN NNH图１ 四中位取代四苯基卟啉化合物的结构式卟啉环中心的氢原子电离后，形成的空腔可以与金属离子配位形成金属卟啉配合物。
周期表中几乎所有金属元素都可以和卟啉类大环配位，金属卟啉也广泛存在于自然界。
例如动物体内的血红素是含铁卟啉化合物，血蓝素是铜卟啉化合物，植物体内的叶绿素是含镁的卟啉化合物，维生素B 12是含钴的卟啉化合物。
卟啉化合物由于其母体卟吩具有刚性为主兼有柔性的大环共轭结构，因而具稳定性好，光谱响应宽，对金属离子络合能力强的特性。
卟啉化合物巨大的应用前景激起了化学家和生物学家对卟啉化学极大的兴趣和研究热情。
人们相信卟啉化合物在医学、仿生学、材料化学、药物化学、电化学、光物理与化学、分析化学、功能分子的设计、合成及应用研究等各个领域都有很大应用前景。
2、中位取代卟啉的一般光谱特征 红外光谱(1)卟啉化合物的的红外光谱特征峰为在1590-1300cm -1C=N 伸缩振动峰, 在1000cm -1左右的卟啉骨架振动峰, 在3550-3300cm -1的 N-H 伸缩振动峰和在970-960cm -1的N-H 面内变形峰。
p–GaN
表面技术第52卷第6期p–GaN/ZnO纳米线/ZnO薄膜三明治异质结紫外光电探测器光电性能李刚1,2，付政伟1,3，宋艳东1,3，马宗义3，刘子童3，冯礼志3，冯思雨3（1.辽宁工程技术大学 材料科学与工程学院，辽宁 阜新 123000；2.营口理工学院 材料科学与工程学院，辽宁 营口 115000；3.中国科学院金属研究所，沈阳 110000）摘要：目的通过设计一种新型p–GaN/ZnO（薄膜+纳米线）三明治异质结结构，提高ZnO对紫外光的响应。
方法利用化学气相沉积（CVD）方法，在蓝宝石/GaN衬底上生长出纳米线+薄膜交错排列的ZnO，得到具有三明治结构的p–GaN/ZnO材料。
通过旋涂Ag纳米线（NWS）、滴银胶为电极，制备三明治结构的异质结紫外（UV）光电探测器。
利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）表征物相及形貌；利用光致发光（PL）和拉曼（Raman）光谱分析晶体结晶情况；利用半导体分析测试仪对该三明治异质结UV光电探测器进行光电性能测试，得到其光电性能变化规律。
结果该三明治结构光电探测器顶部为ZnO薄膜，中间为ZnO NWS与纳米片交错排列分布，底部为GaN。
这种二维（2D）/一维（1D）/2D结构使入射光在结构内多次反射和散射，提高了光程长度，进而提高了光吸收。
另外，由于p–GaN和n–ZnO形成PN结，在内建电场作用下，可以有效提高光生电子–空穴分离效率。
光电性能测试结果表明，在偏压2 V、光功率密度520 μW/cm2（365 nm）条件下，响应度（R）为35.8 A/W，上升时间（t r）为41.83 ms，下降时间（t d）为43.21 ms，外量子效率（E q）为122%，比探测率（D*）为1.31×1012 cm·Hz1/2·W−1。
结论通过一步CVD 法制备新型p–GaN/ZnO纳米线/ZnO薄膜三明治结构UV光电探测器，可以有效提高ZnO对紫外光的响应，为探索新式结构光电探测器提供可能。
Ag3PO4g-C3N4复合光催化剂的合成及其性能研究进展
2021年8期科技创新与应用Technology Innovation and Application众创空间Ag3PO4/g-C3N4复合光催化剂的合成及其性能研究进展*郑广顺，耿佳静，赵世纪，李佳佳，靳爱玲*（郑州师范学院化学化工学院，河南郑州450044）引言工业的快速发展的同时也带来了严重的环境污染和能源危机问题。
有机污染物污染是最严重的水污染问题之一。
处理水体环境的方法有很多，如物理吸附法[1]、膜分离技术[2]。
它们成本较高，且仅能分离染料。
染料种类多，且大多合成染料自身具有抵制褪色的特性，不易被降解。
所以，寻找一种高能有效且环保的方法极为迫切。
光催化技术是指在太阳的照射下，使水溶液中的催化剂产生超氧自由基和羟基自由基，通过氧化反应对有机染料污染物进行降解[3]，在治理水体污染问题上有着良好的应用发展前景。
磷酸银（Ag3PO4）及其复合光催化剂在这方面有很好的应用前景[4-10]。
与其他催化剂相比，Ag3PO4的吸光性能好、量子效率也更高。
石墨相氮化碳（g-C3N4）稳定性好，且可吸收可见光和成本低。
利用化学方法将Ag3PO4和g-C3N4进行有效复合得到Ag3PO4/g-C3N4复合光催化剂，利用两者的协同作用，既可以保证其稳定性，又可以提高光催化性能。
本文将从Ag3PO4/g-C3N4复合光催化剂制备方法、表征手段及其光催化性能等方面进行相关综述。
1Ag3PO4/g-C3N4复合材料的研究进展1.1制备方法综述Ag3PO4/g-C3N4复合材料的制备方法多种多样，主要有溶剂蒸发法、原位沉淀法等，它们在制作步骤，制作工艺，制作时长等方面上有所不同，各有优劣。
1.1.1溶剂蒸发法Chunni Tang等人[11]采用溶剂蒸发法，制备了四面体的Ag3PO4/g-C3N4复合光催化剂。
该系列催化剂对亚甲基蓝（MB）溶液的降解结果表明，Ag3PO4/g-C3N4复合光催化剂中g-C3N4的含量为10%时，光催化降解性能最佳，降解率高达99%。
聚吡咯纳米线（管）的合成
聚吡咯纳米线(管)的合成葛东涛 王纪孝3 王世昌(天津大学化工学院化学工程研究所 天津300072)摘 要 聚吡咯纳米线(管)是一种极具应用潜力的新材料。
本文综述了聚吡咯纳米线(管)的各种合成方法。
并对各方法的优缺点进行了评述。
关键词 合成方法 纳米材料 导电聚合物 聚吡咯中图分类号:O 63115;TQ 035 文献标识码:A 文章编号:10052281X (2003)0620456206Syn thesis of Polypyrrole Nanow ires (Nanotubules )Ge D ong tao W ang J ix iao 3 W ang S h ichang(Chem ical Engineering R esearch Cen ter ,T ian jin U n iversity ,T ian jin 300072,Ch ina )Abstract Po lyp yrro le nanow ire (nano tubu le )is one k ind of the m o st p rom ising m aterials fo r m u lti 2functi onal app licati on s.It can be syn thesized by either tem p late o r non 2tem p late m ethods .Tw o k inds of m ethods are review ed in th is p ap er .Each m ethod is evaluated acco rding to its advan tages and disadvan 2tages .Key words syn thesis m ethods ;nano 2m aterials ;conducting po lym ers ;po lyp yrro le 收稿:2002年8月,收修改稿:2002年12月 3通讯联系人 e 2m ail :jxw ang @m ail.tju .edu .cn 一、引 言聚吡咯是一种导电聚合物,作为新材料,近年来它受到了科学工作者的广泛关注。
聚苯胺
聚苯胺的导电性受pH值和温度影响较大，当pH>4时，电导率与pH无关，呈绝缘体性质。
电导率与温度在一定温度范围可认为随着温度的升高其电导率增大。在一定pH值下，随电位升高，电导率逐 渐增大，随后达到一个平台。但电位继续升高时，电导率却急剧下降，最后呈现绝缘体行为。扫描电位的变化反 映在聚苯胺的结构上，说明聚苯胺表现的状态中，最高氧化态和最低还原态均为绝缘状态，而只有中间的半氧化 态呈导电性。
中间氧化态聚苯胺质子酸掺杂过程 化学氧化法所得到的高分子溶液可通过流涎法来制备大面积自撑膜，适 用于制备大构件元件和进行结构剪裁，并可通过选用合适的氧化还原剂来调节氧化态。常用的化学聚合方法主要 有溶液聚合、乳液聚合、微乳液聚合、模板聚合和酶催化法等。
不同环境下电化学聚合机理(2张)在电场作用下使电解液中的单体在惰性电极表面发生氧化聚合，其优点是 能直接获得与电极基体结合力较强的高分子薄膜，并可通过电位控制聚合物的性质，也可直接进行原位电学或光 学测定。在含苯胺的电解质溶液中，选择适当的电化学条件，使苯胺在阳极上发生氧化聚合反应，生成黏附或沉 积于于电极表面的聚苯胺薄膜或粉末。操作过程为：氨与氢氟酸反应制得电解质溶液，以铂丝为对电极，铂微盘 电极为工作电极，Cu/CuF2为参比电极，在含电解质和苯胺的电解池中，以循环伏安法进行电化学聚合，反应一 段时间后，聚苯胺便吸附在电极上，形成薄膜。与化学聚合法相比，电化学方法操作简便，聚合和掺杂同时进行； 可通过改变聚合电势和电量控制聚苯胺膜的氧化态和厚度；所得产物无需分离步骤。
聚苯胺XRD 聚苯胺分子主链上含有大量的共轭P电子，当受强光照射时，聚苯胺价带中的电子将受激发至导 带，出现附加的电子-空穴对，即本征光电导，同时激发带中的杂质能级上的电子或空穴而改变其电导率，具有显 著的光电转换效应。而且在不同的光源照射下响应非常复杂且非常迅速。在激光作用下，聚苯胺表现出高非线性 光学特性，可用于信息存贮、调频、光开关和光计算机等技术上。
纤维素纳米晶
第52卷第9期 辽 宁 化 工 Vol.52，No. 9 2023年9月 Liaoning Chemical Industry September，2023基金项目： 安顺学院2022年大学生创新创业训练计划项目（项目编号：202210667030）；贵州省2022年高等学校教学内容和课程体系改革项目 （项目编号：2022253）。
收稿日期： 2023-02-23纤维素纳米晶/g -C 3N 4复合光催化剂的制备及可见光催化性能研究李阳，周丹彤*，李粉，杜小月（安顺学院 电子与信息工程学院，贵州 安顺 561000）摘 要： 在本研究中将三聚氰胺和生物质材料纤维素纳米晶作为原料，经两步热缩聚法制备了纤维素纳米晶/g -C 3N 4复合光催化剂，并通过调节纤维素纳米晶添加量找到了光催化性能最佳的复合光催化剂。
通过纤维素纳米晶的加入将g -C 3N 4在可见光下光催化降解有机染料罗丹明B 效率提升了4.4倍，在光催化的使用量极少的情况下120 min 内将罗丹明B 降解了71%。
关 键 词：光催化； g -C 3N 4； 纤维素纳米晶； 可见光； 降解中图分类号：TQ034 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）09-1244-05近年来全球对化石能源的不断开发和使用，随之而来的不可再生能源的枯竭、温室气体排放、全球气候变暖所引起的能源危机和环境问题已经成为了影响人类可持续发展的主要挑战[1]。
因此，找到一个良好的解决上述问题的办法迫在眉睫。
基于半导体的光催化技术近年来被视为是解决能源和环境危机问题中绿色、可持续发展的一个有效途径。
以取之不尽用之不竭的太阳能为驱动力，半导体光催化技术通过收集、转化和储存可持续的绿色太阳能来获取化学能和能源燃料，广泛应用在水裂解制氢、还原CO 2、降解有机污染物、有机合成、灭菌消毒等各个领域[2-3]。
在太阳光的照射下，半导体光催化剂吸收了大于禁带宽度的光子能量后发生电子跃迁，从而产生光生电子和空穴对。
聚卟啉咪唑药物载体的制备及性能研究
聚卟啉咪唑药物载体的制备及性能研究高广阔;张璐璐;赵耀;康鑫;于浩;张凤鸣【期刊名称】《黑龙江大学工程学报》【年(卷),期】2016(007)004【摘要】药物传递体能够起到药物缓释、提高药物生物利用率、降低药物高浓度带来副作用的功效.制备了粒径80 nm以下的卟啉聚合物药物载体,利用红外光谱(IR)、X-射线粉末衍射(XRD)确定了聚合物的结构,利用扫描电子显微镜(SEM)确定了材料的形貌和粒径,并利用N2和CO2吸附测试确定了材料的比表面积和孔径大小,表明材料具有良好的孔结构.进而对该材料装载和释放抗癌药物5-氟尿嘧啶性能进行了研究.【总页数】6页(P41-46)【作者】高广阔;张璐璐;赵耀;康鑫;于浩;张凤鸣【作者单位】哈尔滨理工大学化学与环境工程学院, 哈尔滨 150040;哈尔滨理工大学化学与环境工程学院, 哈尔滨 150040;哈尔滨理工大学化学与环境工程学院, 哈尔滨 150040;哈尔滨理工大学化学与环境工程学院, 哈尔滨 150040;哈尔滨理工大学化学与环境工程学院, 哈尔滨 150040;哈尔滨理工大学化学与环境工程学院, 哈尔滨 150040【正文语种】中文【中图分类】O626.23【相关文献】1.干法纺丝聚(苯并咪唑-酰亚胺)纤维的制备及性能研究 [J], 吴浩;郑森森;苗岭;董杰;赵昕;王士华;张清华2.四苯基卟啉-聚吡咯纳米复合材料的制备及其非线性光学性能研究 [J], 胡文秀;王爱健;王允;杨培友;郭兴楠;张弛3.聚卟啉咪唑药物载体的制备及性能研究 [J], 高广阔; 张璐璐; 赵耀; 康鑫; 于浩; 张凤鸣4.聚偏氟乙烯/咪唑盐改性蒙脱土复合材料的制备与性能研究 [J], 邢剑;尹伟5.磺化聚苯并咪唑-聚醚砜高温复合质子交换膜的制备及性能研究 [J], 邹静;崔秋娟;杨艳丽;马少华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｅｌｆａｓｓｅｍｂｌｅｄｐｏｒｐｈｙｒｉｎ／ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅｎａｎｏｈｙｂｒｉｄ（Ｔｐｐ／ＰＰｙｎａｎｏｈｙｂｒｉｄ）ｈａｓｂｅｅｎｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｎｏｎｃｏｖａｌｅｎｔππｓｔａｃｋｉｎｇｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ，ａｎｄｗａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＦｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｎｆｒａｒｅｄ， Ｒａｍａｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙａｎｄＸｒａｙｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ．Ｔｈｅｐｈｏｔｏｐｈｙｓｉ ｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｖｉｓｉｂｌｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐ ｉｃｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｃｏｎｆｉｒｍｉｎｇｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｐｒｏｍｉｎｅｎｔππ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｐｈｏｔｏｉｎｄｕｃｅｄｅｌｅｃ ｔｒｏｎ／ｅｎｅｒｇｙｔｒａｎｓｆｅｒｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｏｒｐｈｙｒｉｎｍｏｉｅｔｉｅｓａｎｄＰＰｙ．Ｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｐｔｉｃａｌ（ＮＬＯ）ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ ＰＰｙ，ＴｐｐａｎｄＴｐｐ／ＰＰｙｎａｎｏｈｙｂｒｉｄａｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙＺｓｃａｎｍｅｔｈｏｄａｔ５３２ｎｍ ｗｉｔｈ４ｎｓｌａｓｅｒｐｕｌｓｅｓ． ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔＴｐｐ／ＰＰｙｎａｎｏｈｙｂｒｉｄｅｘｈｉｂｉｔｓｂｅｔｔｅｒＮＬＯ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｗｉｔｈｔｈｅ ｂｅｎｃｈｍａｒｋＴｐｐａｎｄＰＰｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｐｐ／ＰＰｙｎａｎｏｈｙｂｒｉｄ；ｓｅｌｆａｓｓｅｍｂｌｅ；ππｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ；ｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｐｔｉｃａｌ
收稿日期：２０１７１０２０ 修改稿日期：２０１７１１０８ 基金项目：国家自然科学基金（５１４３２００６，５１１７２１００） 作者简介：胡文秀（１９９１－），女，江西吉安人，江苏大学在读硕士研究生，师从张弛教授，主要从事多元染料有机共轭体系
及半导体纳米 异 质 结 的 设 计 合 成 和 非 线 性 光 学 性 能 的 研 究。电 话：１８８５２８６１４６８，Ｅ－ｍａｉｌ：２５３４３８８２８３＠ ｑｑ．ｃｏｍ 通讯联系人：张弛（１９６８－），男，教授，从事多元染料有机共轭体系及半导体纳米异质结的设计合成和非线性光学性能的
异的光电性能，但是聚吡咯及其衍生物在溶剂中的 溶解性和分散稳定性较差，限制了其在非线性领域 的应用［４］。目 前 最 普 遍 的 解 决 方 法 是 对 聚 吡 咯 表 面进行 修 饰，主 要 包 括 共 价 修 饰 和 ［５６］ 非 共 价 修 饰［７８］。共价修饰中所需合成步骤一般较 为 复 杂， 且会对本 征 电 子 结 构 造 成 破 坏［９］。 大 部 分 非 共 价 修饰（如 ππ堆积作用、静电作用、氢键作用等）不 仅使合成 简 单 化，而 且 几 乎 不 会 破 坏 本 征 电 子 结
Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ ｐｏｒｐｈｙｒｉｎ／ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅｎａｎｏｈｙｂｒｉｄ
ＨＵＷｅｎｘｉｕ１，ＷＡＮＧＡｉｊｉａｎ１，ＷＡＮＧＹｕｎ１，ＹＡＮＧＰｅｉｙｏｕ１，ＧＵＯＸｉｎｇｎａБайду номын сангаас１，ＺＨＡＮＧＣｈｉ２
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ； ２．ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＡｃａｄｅｍｙ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ）
激光已广泛应用于科研、工业、医疗及军事等诸 多领域，同时也给操作现场的人眼及精密的光电装 置带来了潜在的威胁。人们对激光防护材料的研究 尤以基于非线性光学效应的光限幅材料最为引人注 目。非线性光学材料能够保证低强度的激光射线有 高的通过率，而对于高强度的激光射线保证低的通 过率 。 ［１３］
聚吡咯是一种典型的长程共轭聚合物，具有优
摘 要：利用非共价 ππ堆积作用自组装合成了一种四苯基卟啉聚吡咯纳米复合材料，通过红外光谱、拉曼光谱、 扫描电镜、Ｘ射线光电子能谱方法对产物进行了表征。并通过紫外可见光谱、荧光光谱研究了复合材料的光物理 性能，证明了卟啉与聚吡咯之间具有 ππ作用和较强的电子或能量转移效应。用 Ｚ扫描技术在 ４ｎｓ、５３２ｎｍ激光 脉冲下测试聚吡咯、四苯基卟啉以及四苯基卟啉聚吡咯纳米复合材料的非线性光学性能。结果表明，四苯基卟啉 聚吡咯纳米复合材料的非线性性能比两种前驱体有所增强。 关键词：Ｔｐｐ／ＰＰｙ纳米复合材料；自组装；ππ作用；非线性光学 中图分类号：ＴＱ０５０．４；ＴＱ２１７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－３２０６（２０１８）０４－０６４０－０６
第 ４７卷第 ４期 ２０１８年 ４月
应 用 化 工 ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏｌ．４７Ｎｏ．４ Ａｐｒ．２０１８
四苯基卟啉聚吡咯纳米复合材料的 制备及其非线性光学性能研究
胡文秀１，王爱健１，王允１，杨培友１，郭兴楠１，张弛２
（１．江苏大学 化学化工学院，江苏 镇江 ２１２０１３；２．江苏大学 科学研究院，江苏 镇江 ２１２０１３）
研究。电话：１３３８２８８８２１６，Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｉｚｈａｎｇ＠ｕｊｓ．ｅｄｕ．ｃｎ
第 ４期
胡文秀等：四苯基卟啉聚吡咯纳米复合材料的制备及其非线性光学性能研究
６４１
构［７］。卟啉具有特殊的二维共轭大环 π电子结构， 由于特殊的电子离域作用，使其在非线性光学领域 具有潜在的研究价值。
本文合成了一种通过非共价键结合的四苯基卟 啉聚吡咯纳米复合材料，并对材料进行红外、拉曼、 扫描电 镜、热 重 等 表 征。 用 Ｚ扫 描 技 术 在 ４ｎｓ、 ５３２ｎｍ激光脉 冲 下 测 试 了 该 复 合 材 料 的 非 线 性 光 学性能。结果发现，四苯基卟啉聚吡咯纳米复合材 料具有良好的非线性光学性能。