光催化劑是一種在光照條件下能夠加速化學反應的物質(zhì)，其自身在反應過程中不被消耗，被可見光激發(fā)之后達到激發(fā)態(tài)，進而引發(fā)反應物的氧化還原反應，最終獲得目標產(chǎn)物。在該過程中，由于光催化劑的性質(zhì)各異、形態(tài)各異，經(jīng)過各不相同的反應歷程可得到截然不同的產(chǎn)物，這也吸引著化學家們投身其中的同時，也推動了光催化劑的蓬勃發(fā)展，尤其在現(xiàn)如今能源緊缺的時代，利用光能進行的化學反應相較于傳統(tǒng)化學反應的優(yōu)勢顯而易見，發(fā)展前景廣闊。
麥克林提供各類光催化劑及其衍生試劑，具有優(yōu)異的可持續(xù)性，穩(wěn)定的工藝安全性，潛在的反應創(chuàng)新性等特點，能被廣泛適用于各類科研項目、研究實驗中，歡迎選購。
本文通過以下幾點介紹麥克林光催化劑的化學特性和相關產(chǎn)品：
1. 催化原理
2. 光催化劑的優(yōu)勢
3. 光催化劑的應用
4. 麥克林光催化劑產(chǎn)品介紹
1. 催化原理
可見光催化第一種反應模式[1] 是誘導電子在底物之間轉(zhuǎn)移，從而產(chǎn)生自由基陰離子或陽離子。在該過程中，光催化劑僅可以充當自由基鏈過程的引發(fā)劑，如果其進一步參與催化循環(huán)的話，會影響整個光反應的結果。當光催化劑被一定波長的光所激發(fā)，達到激發(fā)態(tài)之后，單電子在底物之間轉(zhuǎn)移可能存在以下四種途徑（圖1）：
（1）光催化劑激發(fā)態(tài)被底物或者電子受體氧化，發(fā)生氧化猝滅；
（2）被底物或者電子給體還原，發(fā)生還原猝滅；
（3）被氧化的光催化劑氧化底物；
（4）被還原的光催化劑還原底物，回到基態(tài)，此時整個光反應也經(jīng)歷整個催化循環(huán)，趨向穩(wěn)定的同時，被氧化或還原的底物繼續(xù)被反應體系中的其他物質(zhì)捕獲，進行后續(xù)的反應過程，最終獲得目標產(chǎn)物。
圖1
第二種反應模式是在反應體系中加入一種合適的光敏劑，將其吸收可見光的能量轉(zhuǎn)移到不能吸收給定波長光的底物上，使其產(chǎn)生自由基，進行后續(xù)的反應（圖2-1.）。最后，不添加光催化劑的光催化反應研究逐漸增多，反應體系中原位形成的電子供體-電子受體復合物在可見光范圍內(nèi)產(chǎn)生紫外吸收峰，可以吸收一定的波長，發(fā)生電荷分離，發(fā)生化學反應（圖2-2.）。
圖2-1
圖2-2
2. 光催化劑的優(yōu)勢
2.1 優(yōu)異的可持續(xù)性
光催化劑在光照下能夠快速產(chǎn)生活性氧物種（如羥基自由基、超氧自由基等），這些活性物質(zhì)可以高效分解空氣中的有毒化合物，如甲醛、甲苯等揮發(fā)性有機物，并且分解產(chǎn)物為二氧化碳和水等無害物質(zhì)，不會產(chǎn)生新的污染物；
2.2 穩(wěn)定的工藝安全性
光催化劑參與的反應一般都可以在較為溫和的條件下進行，避免了高溫高壓、或強酸強堿等傳統(tǒng)合成方法對環(huán)境或設備的較大危害；
2.3 潛在的反應創(chuàng)新性
光催化劑能夠?qū)崿F(xiàn)一些傳統(tǒng)方法難以實現(xiàn)的化學反應，如新型碳-碳鍵的構建，為合成復雜的天然產(chǎn)物和藥物分子提供了新的途徑。
3. 光催化劑的應用
有機小分子協(xié)同催化：2016年，Jiang[2]課題組報道了通過新型協(xié)同光催化劑，用四氫-β-咔唑和丙烯醛相互作用，分子間對映選擇性交叉偶聯(lián)，不對稱催化構建了Csp2-Csp3鍵（圖3）。在該反應的催化體系中包含三部分，DPZ作為非金屬參與的可見光催化劑其負載量為0.05 mol%，手性路易斯酸 (β-ICD) 作為有機堿催化劑，NaBArF作為無機鹽輔助催化劑。正是因為三催化體系，該反應的區(qū)域和對映選擇性均非常高；
圖3
過渡金屬協(xié)同催化：2015年，Takashi Ooi課題組[3] 報道了由可見光和過渡金屬Ir（Ⅲ）在軸手性芳基磷酸鹽 (Cat*8) 的催化下，實現(xiàn)N-磺酰基醛亞胺與N-芳基氨基甲烷的光催化自由基交叉偶聯(lián)反應（圖4）。值得一提的是，該反應所提供的催化體系能夠為自由基活性中間體的形成提供了較穩(wěn)定的環(huán)境，進而使得最終的產(chǎn)物具有較高的產(chǎn)率以及較高的對映選擇性；
圖4
微生物滅菌：Sun等人[4] 研究的HTC-cf/NMIL-101(Fe)復合光催化劑在可見光照射下表現(xiàn)出優(yōu)異的殺菌性能。實驗證明，該復合材料對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有顯著的殺滅效果，甚至在實際水體中也能有效抑制細菌生長，為實際環(huán)境修復提供了新的有效途徑。通過自旋共振波譜(ESR)分析（圖5），發(fā)現(xiàn)HTC-cf/NMIL-101(Fe)在可見光照射下，能夠高效產(chǎn)生活性氧自由基，如超氧自由基和羥基自由基，這些活性物種在細菌殺滅過程中扮演著關鍵角色。
圖5
光催化脫硫：Zuo等[5] 人以凹凸棒石為骨架制備了Ag@AgBr/氮化碳-凹凸棒石復合脫硫光催化劑(Ag@AgBr/FCN-ATP)，在可見光下對二苯并噻吩(DBT)光催化氧化脫除，結果表明當光照時間為180min時，脫硫率可達85.2%。作者認為這是由于Ag與DBT中的S形成σ配位鍵吸附作用（圖6），Ag@AgBr和FCN-ATP之間的異質(zhì)結構和協(xié)同效應有效地促進光生電子的傳輸且抑制空穴-電子復合。
圖6
4. 麥克林光催化劑及衍生試劑產(chǎn)品介紹
1. 優(yōu)異的可持續(xù)性
2. 穩(wěn)定的工藝安全性
3. 潛在的反應創(chuàng)新性
4. 接受研發(fā)定制
1,2-二羥基蒽醌基-3-甲胺-N,N-二乙酸
Indicator
(4,4'-二叔丁基-2,2'-聯(lián)吡啶)雙[(2-吡啶基)苯基]銥(III)六氟磷酸鹽
97%
納米二氧化鈦
99.8% metals basis,60nm,銳鈦,親水
3,6-二叔丁基-9-均三甲苯基-10-苯基吖啶-10-鎓 四氟硼酸鹽
97%
2,3,5,6-四(9-咔唑基)-對苯二腈
97%, unsublimated
納米二氧化鈦
99.8% metals basis,5-10nm,銳鈦,親水型
9-均三甲苯基-10-甲基吖啶高氯酸鹽
98%,LC&N
乙酰丙酮酸二(2-苯基苯并噻唑-C2,N)合銥(III)
99%(HPLC), Sublimed
納米二氧化鈦
99.8% metals basis,100nm,銳鈦,親水
3,4,5,6-四(9-咔唑基)-鄰苯二腈
97%, unsublimated
三[2-(4,6-二氟苯基)吡啶-C2,N]銥(III)
98%
2,4,5,6-四(9-咔唑基)-間苯二腈
>99%(HPLC), Sublimed
[5,5'-雙(三氟甲基)-2,2'-聯(lián)吡啶-κN,κN]雙[3,5-二氟-2-[5-(三氟甲基)-2-吡啶基-κN]苯基]銥六氟磷酸鹽
98%
三(2,2'-聯(lián)吡啶)釕二(六氟磷酸)鹽
98%
三(2,2'-聯(lián)吡嗪)釕二(六氟磷酸)鹽
98%
【光催化劑專題頁】
【金屬催化劑專題頁】
【熒光試劑專題頁】
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參考文獻：
[1] Leyre, M.; Santosh, K. P.; Oliver, R.; Burkhard, K. Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 10034.
[2] Wei, G.; Zhang, F.; Z. Y. Jiang. ACS Catal. 2016, 6, 3708.
[3] Uraguchi, D.; Yamada, K.; Ooi, T. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 13768.
[4] Yiting Lv, Jinjuan Xue, Zhaoxia Chen, Jianan Qu, Kaiwen Huang, Mingxin Wang, Wei Sun, Chemical Engineering Journal, 2024, 498, 155263.
[5] 左士祥,陳瑤,吳孟德,等.[J].硅酸鹽學報,2017,45(07):1024-1030.