芳香醛类化合物在医药、化工合成、食品等诸多领域发挥着重要作用,采用节能环保的光催化有机合成技术氧化芳香醇是实现芳香醛高效合成的重要途径之一。多金属氧酸盐(POMs)具有丰富可调的结构类型,其化学性质稳定、具有氧化还原可逆性、并且还是优良的电子受体,引入光催化体系能促进载流子分离从而使催化性能提升。类石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种非金属聚合物型有机半导体光催化剂,因其无毒、易制备、物理化学性质稳定、吸收可见光等优势,是半导体光催化剂中的热门材料之一。然而体相g-C3N4比表面积小、光生载流子易复合,本文通过静电作用将POMs负载至g-C3N4纳米片获得了一系列杂多酸基复合材料,并系统探究其在水相中高效氧化芳香醇的光催化性能。1.以尿素为前驱体,首先采用热缩聚法合成体相g-C3N4,随后,辅助水热法和超声法将其剥离从而简便地合成了剥离的g-C3N4纳米片,再用磷酸对其进行表面修饰,采用浸渍法负载磷钨酸(PW12)最终获得PW12-P-UCNS 复合材料。通过 TEM、HRTEM、XRD 等技术对 PW12-P-UCNS的形貌、化学结构等进行了表征。结果表明,体相g-C3N4成功剥离为纳米片结构,厚度为10 nm的纳米片,PW12纳米粒子均匀地分散在氮化碳纳米片表面。在水相中光催化苯甲醇选择性合成苯甲醛反应中,PW12-P-UCNS复合材料展示出了优异的催化性能,即反应2h后,苯甲醇的转化率为58.3%、苯甲醛选择性99.5%。这归因于体系中引入了优异的电子受体PW12提高了光生载流子的分离效率;磷酸修饰的氮化碳纳米片P-UCNS能够增强催化剂对O2的吸附,从而产生更多的超氧自由基等活性物质;PW12与P-UCNS纳米片的紧密结合,能够促进有效的电荷分离。另外,通过5次催化剂循测试证明了该复合材料拥有良好的催化稳定性。2.在上一章的基础上,针对催化剂对吸收光利用率较低的问题,采用热氧化刻蚀方法同时调控了体相g-C3N4的形貌和能带结构,获得了超薄结构的氮化碳纳米片HUCNS,提升其在可见光照射下的氧化还原能力。最后,通过“Si-O桥联”将PW12负载到氮化碳纳米片上,构筑了新型复合催化剂PW12-Si-HUCNS。利用TEM、AFM、XRD等技术对催化剂形貌以及化学结构进行了表征。将PW12-Si-HUCNS用于可见光条件下水相中氧化芳香醇制备相应芳香醛,反应3 h对苯甲醇有40.3%的转化率和91.8%的选择性。在苯甲醇衍生物的选择性氧化测试中,依然能获得大于85%的高选择性。这是由于多酸的引入加快了光生空穴—电子对的分离、硅氧桥有利于电子的传递以及作为载体的超薄氮化碳能够暴露更多的活性位点,在水溶液中拥有更好的分散性。该复合材料保持着出色的催化稳定性,经过4次循环没有出现明显的性能下降。