基于氧配位的金属配合物对污染物仿生催化降解及机理研究

基于氮配位构建的金属配合物在热催化及光催化降解有机污染物的研究方面取得了重要进展，但是催化体系的不稳定性及反应效率低等缺点极大地限制了其应用。本项目将系统研究基于氧配位构建的金属配合物仿酶光催化体系，并用于活化绿色氧化剂（分子氧或过氧化氢）降解和矿化水中有毒难降解有机污染物。通过均相超分子效应及异相负载技术对基于氧配位构建的金属配合物进行改性，模拟生物酶的结合部位。利用低温/瞬态电子顺磁技术、穆斯鲍尔谱、瞬态吸收光谱等先进分析测试手段，结合同位素标记、分子探针等实验方法从分子尺度及瞬态时间上对反应过程中的自由基及其它瞬态活性物种、催化循环过程中金属催化中心的微环境、氧化剂与催化剂活性位点结合方式及氧转移和电子转移历程等微观机理进行详细研究，提出基于氧配位构建的金属配合物仿生光催化降解污染物体系的普遍规律。

设计合成了基于氧配位的羧基联吡啶铁可见光光催化材料，实现了在可见光照射下，宽pH范围高效降解氯酚、二号橙等有机污染物，并且具有很高的转化数，并提出了Fe2+/Fe3+配位转换的催化循环机理；研究了基于氧配位的铁络合物（5-磺基水杨酸铁）与不同污染物静电相互作用对污染物降解的影响，发现可以通过调控底物与铁络合物的相互作用来区分底物降解过程中起主要作用的氧活性物种，为区分•OH自由基或高价铁（FeIV/V=O）机理提供了新的研究方法；设计了基于氧配位的共价键合的具有广谱配位功能的固体光催化载体材料，可大大提高Fe配合物光催化材料的稳定性；并设计合成了用于Fe及其配合物光催化体系的助催化剂，可以显著提高体系的污染物降解效率。