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利用天然色素构建光催化氧化偶联甲基苯丙胺新体系的研究

批准号:
22062026
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
40.5 万元
负责人:
王家强
依托单位:
学科分类:
催化化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王家强

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
云南是我国禁毒斗争的最前沿阵地和主战场,目前尚未开展缴获毒品的资源化利用研究。本项目拟利用苝醌、叶绿素等天然色素的模板和敏化双重功能合成TiO2/SiO2气凝胶、羟基磷酸氧铋,再将其用于可见光催化氧化冰毒(甲基苯丙胺)合成亚胺。鉴于甲基苯丙胺结构完全不同于目前所研究的光催化氧化偶联的胺类化合物,项目将为缴获冰毒资源化利用和新亚胺化合物的光催化合成提供新思路,也将色素模板所制光催化材料尚局限于污染物的光催化降解拓展至光催化氧化偶联胺类化合物。兼具模板和敏化功能的色素经焙烧后将被转化为自掺杂在所制材料中的碳化物而非原色素化合物,从而增强所制材料的可见光吸收和扩大所制材料的比表面积。这与传统染料敏化只是吸附,且敏化后的染料仍然是原化合物完全不同。拟研究色素模板及所制光催化剂组成、形貌及结构等特征与催化氧化偶联性能的构效关系,优化光催化反应条件,初步揭示所制材料光催化氧化偶联甲基苯丙胺反应机理。
英文摘要
The abuse of illicit drugs is a major concern in society. While the conventional method such as incineration, could cause a series of emerging, potential, non-traditional environmental risks. It is urgently required to develop methods for the transformation of seizure drugs to some useful or potentially useful compounds. Currently, the photocatalytic oxidative coupling of diverse amines to the corresponding imines has been intensively investigated. However, it is more challenging to oxidize the secondary amines and aliphatic primary amine than the primary amines with benzene ring during amine oxidation. In this project, we will synthesize TiO2/SiO2 and Bi3O(OH)(PO4)2 templated and photosensitized by plant pigments. In sharp contrast to regular photosensitization methods in which the original dyes were always left and acted as photosensitizers after photosensitization, in our study natural pigments such as hypocrellins and chlorophyll, will be directly used a structure-directing agent during the synthesis of thermally stable TiO2/SiO2 aerogels and Bi3O(OH)(PO4)2 and removed by calcinations, rather than external adsorption. In this process, natural pigments will act as both a template and a “photosensitizers” which was transferred to in situ carbon species because no any original pigments or photosensitizers were left but carbon species were produced after this calcination treatment. This seems to be the first production of TiO2/SiO2 aerogels and Bi3O(OH)(PO4)2 with carbon species and visible light photocatalytic activity in this way. This will enhance the visible light photocatalytic activities for the photocatalytic oxidative coupling of methamphetamine due to the enhancement of the absorption in the visible region and surface area of the synthesized materials. The reaction conditions, such as reaction temperatrure and time, solvents, the amount of the photocatalysts will be optimized. A catalyst exhibiting high substrate conversion and good product selectivity is expected to obtained.
开展缴获毒品的环境友好销毁和资源化利用研究是公安禁毒实战中的迫切需求之一。本项目针对既在α-C位有甲基取代,但又不连接苯环的冰毒主要成分甲基苯丙胺尚无资源化利用研究的现状,研发出可见光催化高选择性降解缴获冰毒样品中甲基苯丙胺而对其中绝大部分的咖啡因很少降解的钨掺杂TiO2-SiO2、WO3/TiO2、钨与硫共掺杂的TiO2 3种气凝胶光催化剂。而常规TiO2只能同时降解缴获冰毒中的甲基苯丙胺和咖啡因。发现缴获冰毒样品中的甲基苯丙胺即使在紫外光下也不能发生氧化偶联。发现Bi2O(OH)2SO4紫外光下可选择性氧化冰毒中甲基苯丙胺并生成福美雷司和N-甲酰甲基苯丙胺。创新性地在冰毒样品中加入与其结构类似的N-甲基苄胺,实现在紫外光下冰毒样品中甲基苯丙胺的双分子偶联,产物为1-phenyl-N-(1-phenylpropan-2-yl) methanimine。利用叶绿素调控Cu掺杂BiOBr首次实现可见光下高纯度甲基苯丙胺(几乎没有咖啡因)与苯甲胺的双分子氧化偶联,甲基苯丙胺转化率达97%,对应α-甲基-N-(苯亚甲基)苯乙胺的选择性达99%。还研究了光催化甲基苯丙胺与不同取代基的苯甲胺双分子氧化偶联。将为缴获冰毒绿色销毁及资源化利用和新亚胺化合物的光催化合成提供新方法,也为所得新亚胺的新用途研究提供了可能。项目还以栀子蓝色素为模板合成出羟基磷酸氧铋可见光催化剂。.项目还拓展了研究内容:利用羟基钒酸氧铋、碳点/水热碳、Bi/Bi2MoO6等材料光催化氧化偶联苯甲胺和N-甲基苄胺生成亚胺;分别利用羟基磷酸氧铋、羟基砷酸氧铋复合材料光催化还原六价铬或氧化砷与锑。开发了源头减少铁污泥的高效可见光产H2O2并降解有机污染物的自循环光催化 Fenton新体系。.发表第一标注SCI收录论文15篇,出版book chapter 1章,授权发明专利1件,授理2件。负责人入选国务院特殊津贴专家,参加人员中1人晋升副高并入选云南省兴滇英才青年计划。培养毕业硕士4名、博士2名。作为组委会主席承办了中国化学会第21届全国催化学术会议,在法国第十八届国际催化大会做口头报告,在全国催化学术会议、全国太阳能光化学与光催化学术会议等做主旨报告。带领团队获云南省技术发明奖一等奖并获批省技术创新中心建设。受合成光催化剂所用有机钛等有机金属启发,撰写《云南培育壮大有机金属新兴产业建议》并获省长、副省长批示。
生物模板合成金属硫化物/金属-有机(气)凝胶复合材料及其可见光产氢研究
  • 批准号:
    21573193
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    王家强
  • 依托单位:
以紫茎泽兰为模板合成分级多孔SiO2催化氧化苧烯高选择性合成香芹酮的研究
  • 批准号:
    21263027
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    51.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    王家强
  • 依托单位:
光敏植物组织及天然提取物为模板合成可见光催化剂及其反应机理研究
  • 批准号:
    20863009
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    王家强
  • 依托单位:
用时间分辨红外光谱研究高效可见光催化剂的作用机理
  • 批准号:
    20463003
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    19.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    王家强
  • 依托单位:
国内基金
海外基金