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光催化技术能在温和的实验条件下,使有机化合物发生选择性氧化。因此,开发具有可见光响应的高催化活性和高选择性的光催化剂,并将其应用于有机物的合成反应,是当前光催化技术的研究热点。环已烯和环已烷的氧化产物是很重要的化学中间体,因此能在温和的条件下实现环已烯和环已烷的选择性氧化,具有非常重要的意义。本课题开展了半导体氧化物及其复合氧化物催化剂光催化分子氧降解甲基橙和选择氧化环已烯、环已烷的研究,取得了如下的研究结果。(1)以醋酸铜为原料、通过水热法(HM)和添加表面活性剂的方法(SM)制备了一系列的Cu20催化剂,并通过紫外、氮气吸附脱附、X-射线衍射、TEM等手段对其进行了表征。结果表明所制备的催化剂在可见光区均有宽带吸收,催化剂的比表面积很小,粒径大小约为800nm,且Cu20(HM)和Cu20(SM)的形貌分别是絮状的和球形的。我们采用甲基橙的光催化降解反应来评价上述催化剂的光催化性能,从催化剂的种类、催化剂的用量、溶液的pH值、光照时间等方面进行了研究。结果表明,采用水热法制备的一系列催化剂中,0.1M醋酸铜水热反应5h制备的Cu20(HM-5t)效果最佳,25mg Cu20(HM-5t)在pH=3.5的溶液中光照3h,对甲基橙的降解率可达到96.7%。而采用添加表面活性剂的方法制备的Cu20(SM)效果更好,在相同的优化条件下,仅10mg催化剂就能使甲基橙的降解率达98.6%。(2)为了制备催化效果更佳的催化剂,我们采用吸附法和共沉淀法分别制备了CuO/TiO2吸附型和CuO-TiO2复合型催化剂。并通过紫外、氮气吸附脱附、X射线衍射、TEM等手段对其进行了表征,结果表明两种催化剂在可见光区均有宽带吸收,CuO/TiO2和CuO-TiO2催化剂的比表面积分别为20.3m2/g和17.1m2/g,粒径大小约为30-40nmm,且形貌都不规整。在白行设计的小型光反应器中,以卤素灯作光源、02作氧化剂,pH=3.5的水/丙酮作反应介质,研究了各种半导体催化剂对环已烯或环已烷的光催化氧化作用以及金属配合物对半导体催化剂的调配作用。结果表明,单独使用CuO、Cu2O、Ti02半导体氧化物做催化剂,对环已烯的氧化效果很差；而吸附型和复合型催化剂的光氧化活性有一定的改善。在上述半导体氧化物中加入金属配合物后,其光催化氧化环已烯的转化率均有所提高,其中对吸附型和复合型半导体氧化物的改善作用最明显。在检验的金属配合物中,5,7-二溴-8-羟基喹啉锰(5,7-diBr-Q3MnⅢ)的促进效应最显著。例如,在使用复合型CuO-TiO2作光催化剂时,5,7-diBr-Q3MnⅢ的加入可使环已烯的转化率由2.8%上升到20.8%,产物以环已烯醇和环已烯酮为主,环氧环已烷的选择性很低。通过研究还发现在该体系中,很难实现环已烷的氧化。在此基础上提出了合理的反应机理。(3)在上述反应体系的基础上,研究了CuO-TiO2和Q3MnⅢ催化剂共同催化分子氧选择氧化环已烯的反应。首先考察了NaOH浓度、煅烧温度、铜钛的质量比等制备条件对CuO-Ti02催化剂的光催化性能的影响,结果表明,当NaOH浓度为1M、煅烧温度为600℃、铜钛质量比为1：1时,制备的CuO-TiO2催化剂催化氧化环已烯的效果最好；其次,考察了不同的锰源和不同的8-羟基喹啉配体对CuO-TiO2光催化氧化环已烯的影响,结果表明锰的金属配合物比锰的无机盐对CuO-TiO2光催化环已烯氧化的促进作用要明显得多,且含有取代基的配体比不含取代基的配体的促进作用要明显；最后,我们考察了各种参数如反应时间、溶剂、温度等对环已烯氧化的影响。通过最优反应条件,该光催化体系氧化环已烯的转化率可达到32.2%,反应产物为环氧环已烷(3.7%)、环已烯醇(35.7%)和环已烯酮(60.6%)。