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光催化技术始于二十世纪七十年代日本学者的重大发现。他们发现在光的照射下,二氧化钛可以催化分解水,从而产生氢气与氧气。这激发了人们的研究热情,于是研究人员将这种光催化的技术与有机化学相结合,充分的将光能转化成化学能。大量的光催化剂可以用于有机反应,贵金属负载的半导体光催化剂受到更多的关注。因此使用Au、Pd及Au-Pd合金等负载在TiO2、CeO2、ZrO2等载体上,制成负载型光催化剂。研究发现将这些光催化剂用于卤代芳烃的脱卤素反应、吲哚环上硫氰化反应及苯硼酸的自偶联反应,都有十分显著的光催化效果。 通过在可见光的条件下,将催化剂用于卤代芳烃的脱卤化反应的测试。研究发现使用Pd/CeO2的光催化活性较好,并且负载量为3%(wt)时,光催化活性最佳。当反应体系使用异丙醇作溶剂、氢氧化钠作碱、50℃的情况下,产率达到97%。在不同光强下卤代芳烃的转化率进行研究,发现随着光强的增加,卤代芳烃的转化率随之提高。当光强为0.5W/cm2时,产率达到最大,为97%。对于拓展的十几个不同的底物,都能得到较好的转化率和选择性。 吲哚是一类重要的杂环化合物,很多人都尝试在吲哚环上引入硫氰基。在可见光的照射下,使用吲哚与硫氰酸铵在充满氧气的环境中,THF作溶剂,只需30℃即可进行硫氰化反应。研究得出Au/TiO2在可见光的条件下,能很好的驱动这一反应的进行。反应的选择性高达99%,产率最高可达71%。对反应底物进行了拓展,大部分都有较好的收率。 联芳烃是一些功能材料及天然产物的重要组成单元,苯硼酸自偶联生成联芳烃为提供了一个途径。在光照的条件下,反应体系中加入3-溴吡啶和叔丁醇钾,在50℃条件下即可实现这一过程。该反应使用水作溶剂,Au-Pd/ZrO2比其他的催化剂效果都好,联苯的产率达到68%。研究最后对产物进行了拓展,发现当苯硼酸上的取代基为给电子基时,反应活性很好,而为吸电子基时,反应活性很差。 总之,贵金属负载的半导体材料具有很好的光催化活性。在可见光的照射下,卤代芳烃的脱卤素反应用Pd/CeO2作催化剂效果很好,吲哚硫氰基化反应用Au/TiO2作催化剂效果很好,苯硼酸的自偶联反应用Au-Pd/ZrO2作催化剂效果很好。