星光电脑为您整理了催化剂论文，还有关于催化剂的论文和浅谈金属催化有机反应中的碱效应论文，下面一起来看纳米光催化技术在大气污染治理中的应用论文吧。
浅谈金属催化有机反应中的碱效应论文
浅谈金属催化有机反应中的碱效应论文
碱, 包括有机碱和无机碱, 在许多催化和计量有机反应中扮演极其重要的角色. 碱的存在不仅可以促进化学反应, 而且可以改变反应途径. 但化学家们对碱的作用的认识仍然不够明确, 缺乏系统的理解. 最近, 北京大学席振峰课题组对近年来涉及到碱的许多催化反应进行了系统分析, 概括出了影响碱作用的诸多因素, 其中包括碱性、溶解度、电离度、聚集度、溶剂、金属离子大小、金属离子Lewis 酸性、金属离子的“软硬”度、阴离子的大小、阴离子的配位作用等. 本文将对该文及相关文章中有关金属催化有机反应中碱的效应进行介绍.碱的强度可用不同的标准来衡量, 如夺取质子的能力及亲核性, 亲核性又与底物的性质相关. 目前, 大部分的研究认为碱在化学反应中的主要作用是去质子化和中和体系中的质子或酸.
有机碱的强度与取代基和结构有很大关系, 如常用的有机胺的碱性强度在许多文献中都有报道. 在有机溶剂中有很好溶解度的碱金属和碱土金属胺基化合物、烷氧基化合物以及其它金属有机化合物也常被看作有机碱, 例如叔丁醇钠, LDA 及M[N(SiMe3)2] (M=Li, Na,K). 典型的无机碱由金属离子和具有碱性或亲核性的负离子构成, 许多无机碱在有机溶剂中的溶解度较小, 常常需要使用极性大的有机溶剂来提高其溶解度. 无机碱的强度与很多因素有关, 其中最重要的因素是配对离子之间的静电作用及负离子的化学组成和结构. 在去质子化反应中, 影响反应效率的因素除了碱的去质子能力之外, 底物去质子后形成的碳负离子或其它负离子的稳定性也对反应产物收率有极大影响, 而后者的稳定性与金属离子密切相关, 因此无论是正离子和负离子的性质对反应的效率及其选择性的影响都是非常明显的. 例如,Kobayashi 等在2012 年报道了叔丁醇锂作用下的吲哚3-位羧基化反应该反应最初使用的是钯催化的体系, 反应中选择不同碱会使得反应收率有明显变化.当使用弱碱K2CO3 时能得到痕量的羧基化产物, 而当使用较强的Cs2CO3时, 反应收率有了显著提高. 碱性强弱的影响同样体现在叔丁醇类碱中——使用碱性较弱的叔丁醇锂能得到好的反应收率但碱性相对较强的叔丁醇钠则不能得到预期产物, 这很有可能与形成的碳负离子的稳定性相关. 由此可见, 无机碱中的正负离子的性质是影响反应的核心因素之一.
无机碱中的阴离子种类很多, 在有机合成中常用的阴离子包括碳酸根, 磷酸根, 烷氧基和胺基, 卤素及其他类卤素负离子等. 阴离子对反应的影响不仅体现在对反应速度和产率的影响上, 同时也有可能对反应的选择性产生影响 实验结果表明不同阴离子对反应结果的影响很大, 同时需要维持较低的碱阴离子浓度反应才能正常进行. 在这个特殊的反应中, 阴离子的种类对反应有很大影响, 而阳离子影响很小. Doucet等报道过对于相同的底物, 当使用不同的碱时, 会得到不同的产物.ClCF3[Pd] TBABbase, DMAcF3CNaOAc: 64%; KOAc: 61%; Na2CO3: 61%; Cs2CO3: 25%;CaO: 67%; t-BuONa: 3%; NEt3: 12%+ (2)阴离子也可作为配体与催化剂中的金属配位, 从而影响金属中心的反应性. 在许多Pd 催化的偶联反应中碱的作用很有可能是多方面的, 除了传统的促进转金属化, 其与催化剂作用从而提高活性中心的氧化加成能力也不可忽视, 同时金属中心与无机碱中的阴离子的作用, 也有可能提高阴离子的碱性. Fagnou 等[4]在研究Pd催化偶联反应中提出的.协同的“金属化/去质子化”(concerted metalation/deprotonation, 简称“CMD”)来解释碱的作用: 碱与金属中心Pd 配位, 使碱的去质子化能力提高, 从而可活化C—H 键.
催化剂金属中心和碱的匹配才能产生协同作用, 从而有效促进催化过程. 2014 年Norrby 等报道了碱在Buchwald-Hartwig Amination 反应中的作用. 他们研究了t-BuO-和DBU 在不同溶剂中对反应过程的影响, 并通过Eq. 3 所示反应进一步验证了理论计算结果. 在非极性溶剂中, t-BuO-可以有效地拔除和钯配位的吗啉上胺氢, 进而进行有效的C-N 偶联. 而中性碱DBU 效果不好, 需要在高温和微波下才能促进反应进行. 在极性溶剂中, 尽管计算表明相对非极性溶剂中DBU 参与的反应能垒变小了, 但是和t-BuO-相比效果仍然较差.阳离子在过渡金属催化的反应所起到的作用同样不可忽视. 在偶联反应中, 转金属化的速率与碱中的阳离子种类有很大关系[6]. 阳离子的大小、软硬度以及Lewis 酸性等[6]都有可能对反应结果造成影响. 阳离子也有可能影响反应活性中间体的结构及稳定性. Shibasaki等[8]在2009 年报道了不对称催化合成手性有机硼酯的反应, 叔丁醇锂、钠、钾都能促进这一反应的进行,但反应的收率和ee 值对应的碱都是t-BuOLi>t-BuONa>t-BuOK, 表明锂离子对该反应的特殊效应. 2010 年,Hayashi 等也提及t-BuOM (M=Li, Na, K)中阳离子会影响反应途径, t-BuO-是一个单电子供体, 配对阳离子如是Na 和K 离子时, 反应会涉及单电子转移(singleelectron transfer, 简称SET)过程.
总之, 碱在催化反应中的作用极其复杂, 在催化循环中的任何一步都有可能对反应结果造成影响, 碱的不同甚至会影响基元反应的本质, 这主要体现在碱对催化剂、配体以及底物和基元反应的影响都不可忽视, 从而使其效应更加复杂. 但碱在许多催化反应中的核心功能会逐渐更加清晰. 席振峰教授课题组通过对文献的分析, 提出了碱对反应影响的诸多因素, 使化学家对碱在催化过程中的复杂性有了新的认识, 这是一个极其重要的科学问题, 有待于化学家进行更加系统全面的研究.。
;关于催化剂的论文
如下：
【摘要】：综述了分子氧氧化环己烷制取环己酮的催化剂的研究进展，重点介绍了光催化剂、纳米催化剂、仿生催化剂、分子筛催化剂和复合催化剂在环己烷催化氧化方面的应用，其中，负载在分子筛上的纳米金催化剂具有较高的催化活性、选择性及稳定性。
【关键词】：环己烷氧化，环己酮，催化剂的认识。
环己酮是重要的有机化工原料和工业溶剂，广泛应用于医药、油漆、涂料、橡胶、农药行业、印刷和塑料回收方面。目前，工业上制取环己醇和环己酮的方法主要为苯酚加氢法、苯部分加氢法和环己烷液相氧化法，环己烷氧化法的应用最为普遍，占90%以上。
由于环己醇和环己酮比环己烷更易于被氧化，为获得适宜的环已醇和环已酮的选择性，工业上环己烷氧化转化率通常控制在3.5%~5.0%，氧化选择性为90%左右。
但环己烷的大量循环造成能耗上的巨大浪费。目前，环己烷氧化工艺研究的热点主要集中在对传统工艺的改造优化、氧化剂的选择及高效催化剂的开发。开发高性能和环境友好的催化剂成为研究热点，近年来开发的一些氧化催化剂在改善环己烷转化率和产物选择性方面表现出较好的性能。
本文主要综述分子氧氧化环己烷制环己酮催化剂的研究进展。
化学综述论文
化学是基础教育的重要组成部分，在化学教学中培养学生的创新精神对深化基础教育改革，提高学生素质具有重要作用。下面是我为大家整理的化学综述论文，供大家参考。
化学综述论文范文一：化学工业节能减排研究
前言
化学工业推动着人类社会和物质文明的快速发展，也为人类社会作出了重大的贡献，同时伴随而来环境污染问题越来越严重，因此化学工业表现出的“贡献”和“环境污染问题”的两重性对化学工业领域的科研工作者和生产人员提出了挑战。用绿色的化工工艺取代传统的化工工艺是绿色化学工程与工艺所提出的思想，通过在化学工业生产过程中，在无毒、无害的反应条件下去采用无毒、无害的原料来进行反应，同时使整个反应具有高选择性，进而能够最大限度地减少副产物的生成。要达到此目的，必须在化工行业推行清洁生产，实现零排放，把污染消灭在生产过程中。文章针对传统化学工业的发展问题，通过对绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用进行探讨，从而在我们国家今后的化学工业生产中环保性和节能性提供参考依据。1绿色化学工业概念绿色化学又称“环境无害化学”“、环境友好化学”“、清洁化学”，绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染。其研究目的在于寻找充分利用原材料和能源且在各个环节都洁净和无污染的反应途径和工艺。绿色化学工业是把绿色化学的思想引入传统化学工业生产中，并此基础上产生对人类健康、社区安全、生态环境无害的化学工业过程。
2绿色化学工程与工艺的开发
早期人们对化学工业所引起的环境污染常常采用的办法是“末端治理”，开发了多种环境保护手段，如：水处理技术、大气污染防治技术、固体废弃物处理技术和噪声治理技术等，对生态环境的保护作出了重要贡献。但随着人类社会和物质文明的不断发展和进步，环境污染的速度远远快于治理环境污染速度，并且治理环境污染的费用不断增加，而且治标不治本。而绿色化学工程与工艺是用绿色的化工工艺取代传统的化工工艺，采用无毒、无害的原料，在无毒、无害的反应条件下进行，使反应具有高选择性，最大限度地减少副产物的生成。从而在化工行业推行清洁生产，实现零排放，实施绿色化工生产，从污染的源头防止污染的发生。绿色化学工程与工艺在化学工业中具体实施方法主要有以下几种。
2.1原料的绿色化
在化学产品生产中，原料的选择是决定化学生产过程和生产工艺的主要因素之一，绿色化学工程与工艺以无毒无害的原料作为绿色化学工业重点研发目标，选用可再生资源作为绿色化学原料，如生物质资源包括植物、农作物、林产物、海产物(各种海草)和城市废弃物(报纸、天然纤维)采用生物转化法通过一系列的反应转化得到醇、酮、酸类等常见的化工原料，在转化过程中依赖各种微生物在细胞内产生出我们所需要的各种化学品，整个过程清洁无污染，这都是绿色原料应用的典型。
2.2催化剂的绿色化
近几年来，随着化学工业的快速发展，采用合理的化学反应应用在化工生产过程中成为了现代化学工业可持续发展的重要因素之一。在常规的化学反应中都离不开催化剂的使用，正确合理的使用催化剂不仅可以加速反应进程，改善化学反应的选择性和提高转化率，提高产品质量、降低加工成本，而且从根本上减少或消除副产物的产生，减少环境污染，最大限度地利用各种资源，保护生态环境。目前，针对化学反应催化研究已经研发出各种催化剂，例如，在精细化工生产中，已使用安全的固体催化剂分子筛、杂多酸等来替代有害的液体催化剂浓硫酸，从而简化了工艺过程，减少“三废”的排气量。
2.3溶剂和助剂的绿色化
在化学工业生产过程中，无论是化学反应过程，还是化学产品的分离过程，都会使用大量的溶剂或者助剂来克服反应或分离过程中的特殊障碍，但是这些溶剂和助剂都是有毒的，往往会对人类健康和社会环境造成负面影响，所以开发出无毒无害的溶剂和助剂也是绿色化学工业重点研发目标之一。合适的绿色的溶剂和助剂不仅仅能使反应加速进行，也能使反应能耗低、效果更好、选择性更高以及产品更容易分离，更有利于环境保护。例如，现已开发出各种离子液体来应用于化学工业生产过程中的化学反应提供新的反应环境，也应用在化学工业生产过程中的分离过程进行产品与副产物的分离。
2.4能源的绿色化
在化学工业中，从获取的化学原料到发生的化学反应以及反应产物的分离和纯化等各个环节均伴随能量的产生和消耗，而且耗能巨大。然而，在化工生产的化学反应中，若反应是吸热的，则需要在反应开始时加入热量来使反应进行完全;若反应是放热的，则需要冷却以移出热量来控制反应进行。同样在化工过程的分离与纯化中，可通过精馏、萃取、再结晶、超滤等操作来实现，也需要消耗大量能量。所以找到合适的能源也是绿色化学工业重点研发目标。例如，比较清洁的能源有电能、光能、微波以及超声波等能量，其中电能是运用较多的一种，在利用天然、无毒、手性的维生素B12为催化剂的电催化反应中可以实现在温和中性条件下的自由基环氧化。
3绿色化学工程与工艺对化学工业节能减排中的促进作用
近些年来，在国内的化学工业中，绿色化学工程与工艺主要应用在以下几个方面。
3.1清洁生产技术的应用
在化工行业清洁生产包括清洁生产过程、清洁的产品以及清洁的能源等三个方面。而在化学工业节能减排中，主要以清洁生产过程为主。清洁生产过程是指在生产中尽量少用和不用有毒有害的原料，采用少废、无废的新工艺和高效设备，改进常规的产品生产工艺;尽量减少生产过程中的各种危险因素，如高温、高压、易燃、易爆、强噪声、强震动等;采用可靠、简单的生产操作和控制。已有的化学工业中清洁生产技术应用案例为：磷肥工业清洁生产工艺、铬酸酐生产工艺的绿色化改造、环氧丙烷的清洁生产、对苯二甲酸二甲酯氧化尾气的回收利用、二氯苯胺的清洁生产以及苯甲醛的清洁生产工艺等，这些清洁生产技术对化学工业节能减排有促进作用，实现了化学工业的绿色化，对人类健康和生态环境的保护作出了重要的贡献。
3.2与生物技术相结合的应用
在化学工业生产中，绿色化学工程与工艺常常与生物技术相结合，采用生物炼制技术将可再生资源转化化学原料，进而合成出所需要的化学品。通过这种技术得到的化学原料相对于一般的工业原料来讲，反应效果和催化效率较好，反应产生的污染物和废弃物较少，还具有良好的无污染性、高效性、节能性。生物炼制是开拓创新型技术，是生产能源、材料与化工产品的新型工业模式。例如，全作物生物炼制方法以油菜、大豆、甘蔗、玉米等为原料，采用发酵技术，用基因组合方法在有氧条件下生成1，3-丙二醇重要的化工中间体。
3.3环境友好型的化学品的应用
大力发展绿色化学工程与工艺可以使化学工业为我们生产出更符合社会、自然环境可持续发展的环境友好型产品，在生活中有许多具体应用实例。例如，已被联合国列为新一代环保制冷剂含杂原子N、Si的三氟碘甲烷(FIC-1311)来替代传统制冷剂氟利昂，FIC-1311不损耗臭氧层，温室效应可以忽略，对环境破坏作用较小;2005年美国环境保护署已批准的新型熏蒸气体杀虫剂硫酰氟来替代溴甲烷，杀虫效果比溴甲烷好，对坚果和干果气味无影响，同时对臭氧耗损潜能值为零，对大气臭氧层无影响。
4结束语
在化学工业生产的过程中运用绿色化学工程与工艺的思想，从化工生产的源头上采用无毒无害的原料、催化剂、溶剂等，使用节能减排的生产工艺，采用清洁生产的技术，能够降低化学工业生产过程中能源消耗，实现人与自然的和谐，保护生态环境。因此，开发和应用绿色化学工程与工艺对现代化学工业的发展至关重要，也是促进现代化学工业可持续发展的重要前提条件。
化学综述论文范文二：基础有机化学实验教学体会
基础有机化学实验是高等学校理工类、化工类、环境类、材料类以及生物、检验专业的必修课程之一，对培养学生动手操作能力、思维训练等有着重要的影响。随着经济、社会的发展，有机化学在人们的生产、生活中发挥越来越重要的作用。基础有机化学实验作为有机化学的基础课程，发挥着奠定学生未来发展的作用。然而，笔者在实验教学中，发现有机化学实验教学在教学理念、方法上存在诸多问题，结合笔者自身的教学经验，提出了新的教学理念与方法策略，为基础有机化学实验教学提供参考。
1有机化学的重要性及与日常生活的联系
有机化学与人们生产生活等各个方面有着密切的关系，主要体现在以下三个方面：首先，人类的生命就是一个有机体，由各种各样的有机物组成，如蛋白质、核酸、糖类等，这些物质构成生命的基本单位，同时也参与体内的各种合成代谢。其次，人类的衣食住行离不开有机物，如我们穿的各种衣服，都是由各种合成纤维构成，饮食中少不了各种有机蛋白质、有机营养物质。最后，有机化学提升了我们的生活质量，如有机化学合成的各种药物，不仅治愈了人类多种疾病，并且提高了人类的寿命。1965年，人类合成的第一个人工胰岛素——结晶牛胰岛素，在我国诞生，为糖尿病病人带来了福音。
2基础有机化学实验对学生的意义
(1)训练学生动手操作及理论联系实际的能力。有机化学是一门实践性非常强的学科，单独以老师为主体的理论教学无法将整个有机化学知识点融会贯通，而有机化学实验就为学生提供了动手操作的机会，解决了学生上课时对不明白知识点的困惑。例如，在学习有机物萃取时，很多学生在理论课时对萃取的过程以及注意事项都是死记硬背，而实验课时学生通过自己的独立完成或者协作完成，将会彻底领悟到萃取的原理，并掌握分液漏斗的正确使用方法。有机化学同时也是一门实用性非常强的学科，例如阿司匹林的制取，阿司匹林是一种解热镇痛药，在人类的药物发展史中有着不可替代的地位，对此药物进行合成可以使学生明白有机合成的重要性，同时也能对重结晶提纯法进行巩固。
(2)训练学生科研思维与专研精神。有机化学实验由于其操作性强、专业性强等特点，对学生的综合素质提出了考验，同时也有助于培养学生的科研思维与专研精神。诸多著名的化学家如居里夫人、门捷列夫等，他们之所以能够取得如此大的成就，就是凭借实验训练带给他们的科研思路以及实验成果。本科阶段的化学实验要注重的是实验的热情，因此将他们的热情鼓舞起来后，他们才能够真正投入到专研当中。
(3)为学生步入未来工作岗位打基础。有机化学实验是有机化学专业相关人才进入未来工作岗位的必要条件，只有掌握基本操作的技能才能够胜任工作岗位的需求。我国大学生越来越多，就业形势越来越严峻，市场和人才培养方向的脱节主要原因就是学生操作技能差，理论考试都能得高分，而一到具体应用就措手不及。然而，对于那些不从事化学相关专业工作的专业来说，有机化学实验是一门基础性的实验，对未来工作岗位相关的知识都是一种重要的铺垫。
3目前基础有机化学实验教学存在的主要问题
(1)实验方法落后、实验设备陈旧。有机化学实验教材内容一般是那些已经完成被认可的基础性实验，这些实验虽然很经典，但由于实验方法落后导致实验耗时长、操作繁琐，有的实验要6个小时以上才能结束，这使得一些本来对有机化学感兴趣的同学望而却步。而实际上有机化学经过几十年的发展，实验手段也不断在进步，采用先进的实验方法可大大缩短实验时间，这非常有助于提高同学们的学习兴趣。另外，我国诸多高校在有机化学实验设备上都存在着设备过于老旧的问题，很多实验无法开展下去的重要原因就是实验设备的短缺，一般都是几个学生用一个实验台或者一台操作仪器。在实验方法上，除了传统的基本内容外，没有将社会上用的新技术引进去，学生不知道学完后用在哪里，自然无法激发他们的热情。而很多现代社会根本用不到的理论仍体现在实验教材上，这不仅耗费了学生和老师的宝贵时间，同时也不利于学生适应未来的工作。
(2)实验过程中存在安全隐患。实验的安全性隐患包括三个方面：①我国目前很多高校在实验室安全方面都存在一定的隐患，例如缺乏实验安全操作柜，实验试剂过期或者不合格等现象屡屡出现。②一些有机实验本身存在安全性隐患，比如乙酰乙酸乙酯的制备，该实验要使用钠砂，金属钠遇水即燃，在热熔钠块并震荡使之变成砂粒的过程中，如果操作不当，钠会从瓶子里喷出来，非常危险。而事实上笔者在从事这么多年的有机合成研究过程中从未使用过钠砂。③在实验操作过程中很多学生都缺乏安全意识，没有带口罩和眼罩，一旦发生意外事件如试剂喷射到眼里，或者身上，则无法进行有效及时的处理。
4对基础有机化学教学的看法
(1)明确基础有机化学实验教学的目的。目前我国基础有机化学实验教学中存在诸多问题的重要原因，就是没有真正明确其实验教学的真正目的。我国大学现在开展的是素质教育而不是二十年前的精英教育，因此将过多的要求投放在学生身上，将会导致他们厌学或者恐惧。有很多学生还没有进行实验就被那些高难度的要求吓得退却，不能激发他们的实验热情、钻研热情。笔者认为，本科阶段的有机化学实验教学主要目的应该是激发学生学习的热情，只有他们有学习的热情与渴望，才可能进一步地钻研，也才可能克服怕苦怕累的思想。
(2)因地制宜制定本科教学的培养策略。有机化学实验教学应该采取针对不同的学生采取不同的策略，对于化学专业的同学和相关专业的同学应该制定不同的目标，不能一概而论，否则有机化学实验课将对那些基础理论学习少的同学产生很大的负担。本科教育注重的是素质教育，因此着重在于培养他们的实验热情，只有奠定热情的基础上，才能够进一步地实验和攻读研究生。
5改革基础有机化学实验教学的策略
(1)改革实验教学的理念与目标。本科阶段的有机化学实验其本质上的问题是教学理念与目标的偏差。因此，教育部门应该彻底改革现有的教育体制，不能将二十年前的目标与理念用于现在。制定的理念与目标应该结合学生和学校的实际，同时也应该结合社会市场的需求。笔者认为本科阶段基础有机化学实验教学的理念与目标应该是：着重培养学生的实验热情，提升素质教育。
(2)根据社会需求，改进实验方法、设备。现阶段我国本科有机化学的实验不能与时俱进，没有跟上社会需求的潮流。因此，应该引进那些社会工作中需要的实验、删除那些社会不需求或者用不到的实验，改进实验方法的前提就是要有充足的资金购买实验设备，因此可以采用和企业联合办学的策略，由企业投资引进设备，同时企业排除专门人士进行指导，带领学生参观公司，只有了解到所学知识的有用性，才能激发学生的学习热情，同时也为学生的就业带来了保障。同时也要尽量使用现代的有机合成方法和手段，增加实验的实用性，还可以找一些现象明显、容易成功、能显著提升学生兴趣的实验，以替换危险、气味大的实验。
(3)分阶段教学的培养方案。在本科阶段主要分为以下三个阶段培养策略：首先，培养学生的学习热情，可以是老师带领学生参观化学应用公司或者大型科研院所，也可以是老师通过简单的实验激发学生动手的热情。其次，对那些有实验操作热情的同学，可以引进到老师的科研队伍中，开拓学生的视野，同时也提升学生的实验设计、操作以及钻研的能力。最后，结合同学自身的情况，给出不同的建议。例如对那些具有刻苦钻研精神的同学，可以将其作为保研的对象，对于那些实际操作能力强的同学，可以将其推荐到合作的企业当中去。
6结束语
纳米光催化技术在大气污染治理中的应用论文
纳米光催化技术在大气污染治理中的应用论文
在学习和工作中，大家都跟论文打过交道吧，论文是学术界进行成果交流的工具。如何写一篇有思想、有文采的论文呢？下面是我整理的纳米光催化技术在大气污染治理中的应用论文，欢迎大家分享。
摘要：现如今，环境污染问题已成为全球性的问题，加大环境保护力度，促进环境与经济的协调发展是世界经济发展的主要手段。大气污染作为环境污染中的一种，加大大气污染的治理力度，缓解温室效应给社会发展带来的难题，有利于实现和谐社会的建设。基于此，文章主要对纳米光催化技术进行了分析，并对其在大气污染治理中的应用进行了研究，以供相关人士参考。
关键词：纳米光催化技术；大气污染；治理应用
纳米光催化技术在大气污染中的应用，可以提高大气污染的治理水平。由于纳米光催化技术的光敏效果较好，容易达到其反应条件，效率高，对环境及人体具有无害的特点，所以，纳米光催化技术已成为当前社会最先进的空气净化技术。对纳米光催化技术进行分析与研究，充分了解其在大气污染治理中的应用，有利于解决我国严重的.雾霾问题，优化人们的生活环境，促进经济的快速发展。
一、纳米光催化技术理论
太阳能作为“取之不尽，用之不竭”的清洁能源之一，在能源短缺和环境污染日趋严重的今天，其有效利用显得尤为重要。而光催化污染物降解技术既能充分利用太阳能，又能解决大气污染物的处理难题。纳米光催化技术作为一种新型的大气污染物治理方法，在大气污染控制方面具有巨大的应用潜力。与传统的物理吸附法（活性炭）相比，利用纳米光催化技术净化空气具有以下优势：催化降解反应可以在常温常压下进行；操作简便；在太阳光的激发下，能有效去除大气中的污染物如NOx和VOCs，不会造成二次污染。
光催化技术理论主要基于“Fu-jishima-Honda”效应，20世纪70年代后期，Frank和Bard关于水中氰化物在TiO2表面的光分解研究及Carey等关于多氯联苯在TiO2紫外光下的降解研究，极大推动了光催化技术在环境污染治理方面的研究。半导体材料的催化氧化机理如下：当能量大于禁带宽度的光照射半导体催化剂时，价带（va-lenceband，VB）上的电子被激发，跃过禁带进入导带（conductionband，CB），而在价带上产生与电子（）对应的空穴（），即产生自由电子-空穴对，活泼的电子、空穴在电场作用下可以分别从半导体的导带、价带迁移至半导体/吸附物界面，而且跃过界面，使被吸附物还原和氧化；同时也存在着电子、空穴的复合。价带空穴（）将吸附的H2O氧化为羟基自由基（），导带电子（）将空气中的O2还原为超氧自由基（）。这两个自由基（），是降解污染物的关键活性基团。其反应原理如下：
二、纳米光催化技术的实际应用
纳米光催化技术在大气污染治理中的应用比较广泛，TiO2作为应用效果较好的光催化剂，具有较好的抗酸碱性、耐光腐蚀性，其化学性质稳定性较好，来源丰富，能源较大，具有产生的光生电子和空穴的电势电位较高等优势。但是，在实际的纳米光催化技术应用过程中，容易受到催化剂、有机物浓度的影响。因此，在大气污染治理过程中，相关人员应重视这些因素对光催化技术的影响。
（一）催化剂对纳米光催化技术的影响。纳米光催化技术的原理，是利用催化剂净化大气的。在反应过程中，催化剂的表面积、粒径等等，都会影响纳米光催化反应。如：当催化剂的粒径不断缩小时，溶液中的单位质量粒子就会增多，虽然光的吸附效率有所增加，但是，光吸收不易饱和；当催化剂系统的表面积增加时，就意味着催化剂参加反应的面积增大，有利于催化反应的进行，反之，则不利于催化反应的进行。另外，催化剂的表面羟基及混晶效应，也是影响纳米光催化反应的另一因素。
（二）光源与光强对大气污染的影响。纳米光催化技术常用的光源有黑光灯、高低压汞灯、紫外灯、杀菌灯等，波长在200-400nm的范围内。一般情况下，在纳米光催化反应过程中，其光的强度越强，催化反应速度就会逐渐趋于常数，但是，光量子效率则会随着光强度的变化而变化。此外，PH值不同，外加助催化剂及无机盐等等，在一定程度上也会影响纳米光催化技术的反应。
三、纳米光催化大气污染控制技术与其他技术的联用
（一）室内污染控制与通风技术。目前常用室内环境净化与通风技术有主动式和被动式2种。前者是将室内环境净化装置与机械通风系统有机结合起来成为一个整体，而后者采用空气净化过滤器结合自然通风系统。这两种技术均涉及高效通风技术，前者主要针对外源性污染，可采用高效低阻过滤的方式；而后者主要针对内源式污染，比较有效的方式为各种室内净化技术。目前主要通风方式包括混合通风、置换通风和个性化送风。混合通风和置换通风均以营造室内可感风环境为目的，若将空调设定温度调高必然会引起室内人员热舒适性的降低；个性化送风由于其实际使用中制约较多，在实际工程中较少。
（二）过滤技术。过滤技术主要包括纳米纤维过滤技术、光催化纤维过滤技术、膜过滤技术。纳米纤维过滤技术具有一定梯度结构的复合过滤材料可大大提高过滤性能，已用于室内空气净化、水体有机物净化等领域，有望实现大规模工程化应用；纳米光催化技术是一种新型的处理大气污染物的方法，在大气污染控制方面具有巨大的应用潜力。
四、结语
在大气污染治理过程中，单独利用纳米光催化技术的效果并不是特别明显，因此，在治理大气污染过程中，相关人员应将纳米光催化技术与其他先进的大气净化技术进行有效结合，提高大气污染治理效果，保证人们生活健康。
参考文献：
[1]曹军骥，黄宇.纳米光催化技术在大气污染治理中的应用[J].科技导报，2016，17：64-71.
[2]王韶昱.光催化技术在室内空气净化器中的应用研究[D].浙江大学，2013.
;ACS Catal.-华东师范大学姚叶锋和王雪璐团队:光催化剂研究进展
负载在g‑C3N4纳米片的PtCo合金和周围Co单原子的协同作用促进整体水分解
研究背景
太阳能驱动的全分解水可大规模生产氢气和氧气，是满足清洁能源需求和解决化石燃料危机的理想策略。然而，在不消除牺牲试剂或不需要施加外部偏压的情况下，水分解需要协同活性位点，以连接空间分离的析氢和析氧反应。具有最高原子利用效率的原子分散催化剂已成为催化领域的前沿。然而，单组分单原子催化剂在整个光催化水分解反应（OWS）中的应用却鲜有报道。
内容简介
基于此，近日华东师范大学姚叶锋和王雪璐团队设计了一种双组分协同光催化剂，其包含单原子Co（CoSAs）中心和PtCo合金纳米颗粒（Nps）的分散体负载在C3N4纳米片上。CoSAs中心是析氢反应（HER）的高活性位点，PtCo合金是析氧反应（OER）的高活性位点。当两个不同的反应中心结合时，它们之间会产生协同效应，这表明CoSAs中心和PtCo合金Nps之间可能存在质子或羟基溢出现象。CoSAs中心和PtCo合金的协同促进了OWS反应实现最大原子利用率和最佳双功能活性之间的协同。这种结合为开发OWS原子分散催化剂提供了一个很有前景的模型。相关论文以” Synergistic Promotionof Single-Atom Co Surrounding a PtCo Alloy Based On a g‑C3N4 Nanosheet for Overall Water Splitting”发表在ACS Catal.
本文亮点
1. 设计了一种新型的双组分协同光催化剂CoSAs/PtCo@CNN，由负载在纳米片g-C3N4上的CoSAs和PtCo合金纳米颗粒组成。该催化剂有效地促进了光催化整体水分解反应。
2. 纳米片C3N4具有大的比表面积和高的孔容，为CoSAs的形成提供了丰富的N配位。CoSAs和PtCo合金的协同活性在最大原子利用率和析氢析氧双功能反应性之间架起了一座桥梁。
3. CoSAs/PtCo@CNN在可见光照射下，三乙醇胺（TEOA）存在下，催化剂在整个水裂解反应中的产氢活性高达300.9μmol/h·g，产氢活性为5.58 mmol/h·g。
4. 这项研究不仅为构建协同合金位点开发高效的单原子光催化剂提供了一种有希望的策略，而且还提供了对结构的深入了解 通过光催化过程进行的整体水分解反应的活性关系。
图文解析
TEM,FT-IR
CN样品由膨胀和连续结构中的大波浪层组成。负载金属后，金属颗粒聚集在大块CN的表面或次表面。经过两步煅烧后，所得CNN样品转变为薄、松散、柔软的丝状纳米片结构。煅烧方法导致了CN层的卷曲，使金属颗粒更均匀、更稳定地负载在表面上。红外光谱结果表明CNN样品的C-NH-C键的振动明显强于CN样品中的振动，表明CNN具有高浓度的-NH-缺陷位点，可能会增强水分子的光催化活性。
NMR
在D2O 处理（表示为 CNN-D）之前和之后获得的 CNN 样品的1D 1H MAS 核磁结果表明当 CNN 样品中残留水通过 D2O 处理被氘化时，CNN-D 的 Hw 信号显著减弱。这表明CNN样品具有易于吸附和解吸水分子的双重优势。相反，在 D2O 处理后，普通 CN 样品的Hw 信号强度或其位置没有显著变化，表明由于氢交换没有明显的结构变化。氘交换后, CNN-D 样品的 CN3, Ha 峰的相关性显著降低, 表明边缘氨基(Ha) 和 d 氘化水之间存在强烈的质子交换。相比之下, CN-中的质子交换的证据Ha和氘化水之间的D样品几乎没有氘处理前后的变化。
XANES,HAADF-STEM
为了进一步了解铂和钴金属的配位化学，测试了CoSA/PtCo@CNN催化剂的X射线吸收近边缘结构（XANES）光谱。在CoSAs中形成Co（II）Nx配位中心外，合金中的Co4s和4p轨道还通过与Pt电子结合发生杂化。EXAFS分析表明PtxCo合金和N-Co（II）连接性结构形成。Pt L3边缘的EXAFS光谱中电子的径向分布发生了0.2Å的偏移，表明Pt Co键的形成。Co 原子分散在单金属位点，中心 Co 原子由四个 N 原子配位稳定。少量的 CoSA可以通过长距离的 Co-N-C 协调。像差校正的HAADF-STEM结果表明分离出单个纳米颗粒具有 0.224 nm 间距的晶面（Pt3Co 平面）并被许多孤立的金属原子包围。结合 XANES 分析，纳米粒子（NPs）和孤立的金属原子分别为PtxCo 合金和单个 Co 原子。CoSAs/PtCo@CNN 催化剂的组成为大多数 Pt 原子参与形成随机分布的PtCo 合金。额外的Co原子不均匀地分散在 PtCo 合金簇。很少量的Co单原子远离单纳米粒子。所有这些形式共同构成CoSAs/PtCo结构体。
EPR,UV-vis
CoSAs/PtCo@CNN 催化剂用于在紫外-可见光照射下在整个水分解反应中生成产物，而无需使用任何电子牺牲剂，通过原位 EPR 光谱观察到悬浮液中•OH（羟基自由基）的特征信号。这种强烈的•OH 信号表明该途径涉及水的单电子氧化以产生•OH。在 CoSAs@CNN 上仍然没有检测到 •OH 信号，CoSAs/PtCo@CNN表现出高活性产氢气（高达 300.9 μmol/h·g）和 65.6 μmol/h g的活性用于整个水分解反应中的 O2。在整个水分解反应中观察到 H2O2 产物。催化剂使用3次后，PtCo合金上的Co0保持稳定的结构。在单组分催化剂 CoSAs@CNN 或 PtCo@CNN 上没有检测到可测量的 H2 或 O2 物种，这表明单原子 Co 和纳米片CNN 上负载的 PtCo 合金复合材料之间存在协同。
DFT
理论计算给出了CoSAs/PtCo@CNN对 HER 的反应途径。第二步（OH* O*）为 OER 过程的决速步。对于合金表面的 Pt 位点、合金表面的 Co 位点和 CoSAs 位点，此步骤的 ΔGO* 值分别为 2.18、1.82和 2.52 eV。对于 PtCo 合金表面的 Co 位点，每个基元步骤都是吸热的，其决速步基本上可用于完成 OER 半电池反应。如上所述，这种协同作用是通过 CoSAs配位的 N 原子产生的，N原子充当 HER 半反应的高活性位点。同时，由纳米片 C3N4负载的 PtCo 合金纳米颗粒是OER 的高活性位点。
该研究主要计算及测试方法
做同步辐射 找易科研
做球差电镜 找易科研
做计算 找易科研
