酸性橙7多相光解过程中新型羟基化中间体的鉴定及其反应机制研究

本研究针对印染废水处理难题，通过TiO2光催化降解酸性橙7(AO7)，首次分离鉴定出关键中间体3-羟基-4-[(2-羟基-1-萘基)二氮烯基]苯磺酸(AO7OH)，结合NMR/MS验证结构，揭示了苯环羟基化反应路径，为优化光催化降解工艺提供理论依据。

　　

在纺织工业快速发展的今天，全球每年生产的70万吨有机染料中，有60-70%属于偶氮染料。令人担忧的是，其中10-50%的染料会在染色过程中流失到废水中，这些废水不仅体量大、色度高，还含有生物毒性物质，成为棘手的环境难题。传统处理方法往往难以有效解决这类污染物，而多相光催化技术因其能利用太阳能驱动反应、产生强氧化性活性氧物种(ROS)的特点，被视为极具前景的解决方案。

帕尔杜比采大学化学技术学院的研究团队选择典型偶氮染料酸性橙7(AO7)作为研究对象，在回流管式光反应器中，采用高压汞灯多色光源和二氧化钛(TiO₂)悬浮体系，通过系统研究不同pH条件下的光催化降解过程，首次成功分离鉴定出关键中间体3-羟基-4-[(2-羟基-1-萘基)二氮烯基]苯磺酸(AO7OH)，相关成果发表在《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》。

研究采用三项核心技术：1）多相光催化反应系统（含TiO₂悬浮液和氧气鼓泡装置）；2）多种光谱联用技术（紫外-可见光谱监测反应进程，核磁共振(NMR)和质谱(MS)解析结构）；3）化学合成对照品验证（通过AHBA重氮化偶联合成AO7OH标准品）。

【结果与讨论】

1. 光催化降解动力学
   在无催化剂条件下，AO7表现出光稳定性；加入TiO₂后，碱性条件(pH 10)下观察到明显的吸收峰红移现象。与既往研究对比发现，pH对降解速率的影响存在争议：Tanaka报道酸性条件加速降解，而Kiriakidou则发现强碱性环境(pH 10-12)更有利。

2. 中间体鉴定突破
   突破性地分离出分子量比AO7大16 Da的初级产物，经¹³C NMR和化学合成标准品比对，确认为苯环3位羟基化产物AO7OH。这一发现纠正了Bansal等学者关于羟基位于萘环3位的错误结论，揭示了苯环优先羟基化的反应路径。

3. 次级产物推测
   基于分子量变化规律，推测后续可能产生4-氨基-3-羟基苯磺酸、1,2-二羟基萘、1,2-萘醌等小分子产物，这些物质可能通过偶氮键断裂形成。

【结论】
该研究明确了AO7光催化降解的初始步骤是苯环羟基化而非萘环修饰，通过制备级分离和结构确证解决了长期存在的中间体争议。Jaroslava Ko?ínková团队建立的对照品合成方法为类似研究提供范本，其发现的光谱红移现象可作为反应监测指标。这项工作不仅完善了偶氮染料降解机制的理论框架，更对优化工业废水处理工艺参数（如pH调控、催化剂选择）具有重要指导价值，为环境污染物治理技术开发奠定基础。