本文将讲述如何在可见光照射下降解 2,4-二羟基苯甲酸甲酯,旨在为相关领域的研究人员提供参考思路和依据。
背景:2,4-二羟基苯甲酸甲酯(MDB)是对羟基苯甲酸甲酯在光催化降解过程中较稳定的羟基化产物,具有比甲酯更强的急性毒性。作为一种医药中间体,MDB对眼睛、呼吸系统 及皮肤均有刺激作用,且其在环境中的存在对水资源及生态系统均具有潜在风险。因此对MDB的去除至关重要。
1. 降解:
卢明莉等人提出在可见光照射下利用微波法合成的碘掺杂Bi4O5Br2(I-Bi 4O5Br2)催化降解MDB,并取得了较好的进展。具体实验过程如下:
(1)Bi4O5Br2和I-Bi4O5Br2 光催化剂的合成
以五水合硝酸铋作为铋源、溴化钾和碘化钾分别作为溴源和碘源、乙二醇(EG)为溶剂,利用微波方法合成。具体地,将0.485 g Bi(NO3) 3·5H2O 加到50 mL EG中,磁力搅拌至固体溶解。随后将 0.5 mmol KBr加入到上述溶液中,待混合物完全溶解后加入0.35 mmol KI,待固体完全溶解将溶液转移至容积为150 mL的平底烧瓶中,在微波功率为 400 W的条件下反应4 min。反应停止后,将混合物冷却到室温。随后进行离心分离收集得到淡黄色沉淀,沉淀分别用去离子水和乙醇洗涤数次,在烘箱中 60℃下干燥12 h,即可得到I-Bi4O5Br2光催化剂。在对比样品Bi4O5Br2光催化剂的制备中,省去KI 的加入,其他步骤相同。
(2)光催化性能测试
使用光化学反应仪(XPA-VII)进行光降解实验,1000 W氙灯作为可见光光源,仪器配置420 nm滤波片可滤去紫外光,整个反应体系装配循环冷却水,以 保持反应在室温下进行。反应开始时,将50 mg催化剂加入50 mL的质量浓度为20 mg/L的MDB溶液中。开灯前,悬浮液需在暗处搅拌60 min以保证催化剂和污染物之间达到吸附-脱附平衡。开灯后,每隔一定时间取2.5 mL溶液用孔径为0.45μm水系 过滤膜滤除固体,然后用紫外-可见分光光度计 (UV-1800,日本岛津)测定吸光度,以分析降解速率,进而采用降解速率来衡量催化剂降解活性。
(3)结果
与纯Bi4O5Br2相比,I-Bi4O5Br2催化剂表现出优异的可见光降解MDB活性,其降解速率是纯Bi4O5Br2的5倍(0.038 min-1).I-Bi4O5Br2 光催化活性增强的主要原因是其更佳的光生电子空穴对的分离效率和更宽的光吸收范围。机理研究表明:光生空穴和超氧 自由基为MDB可见光催化降解过程中的主要活性氧化物种。
2. 应用:
荧光素首次于1871年由Von Bayer在氯化锌催化下通过间苯二酚和邻苯二甲酸酐缩合而成,其在水溶液中最大吸收波长和发射波长分别在492和517nm,pH>8时量子产率高达0.92。由于荧光强度大,许多荧光素衍生物被合成并用作荧光检测试剂,如5(6)-羧基荧光素、5(6)- 羧基荧光素琥珀酰亚胺酯是应用最广泛的荧光衍生试剂。
以2,4-二羟基苯甲酸甲酯为原料,经过氯代反应、水解反应、脱羧反应合成2,4-二氯间苯二酚。在甲基磺酸作用下,以2,4-二氯间苯二酚和3,6-二氯-4-羧基邻苯二甲酸酐为原料缩合得到重要的含氯荧光素。合成路线如下:
参考文献:
[1]卢明莉,肖信,张玲等. 碘掺杂Bi_4O_5Br_2可见光催化降解2,4-二羟基苯甲酸甲酯 [J]. 华南师范大学学报(自然科学版), 2019, 51 (01): 22-27.
[2]武祥龙,田敏,童孟等. 含氯荧光素的合成 [J]. 化学试剂, 2008, (10): 771-772+778. DOI:10.13822/j.cnki.hxsj.2008.10.011