亚胺在构建精细化学品和各种具有药理活性的N-杂环化合物中至关重要。多相光催化利用可见光驱动亚胺合成,反应条件温和、反应途径绿色洁净,是一种极具前景的合成技术。二氧化钛(TiO₂)作为多相光催化体系中的典型光催化剂材料,具有反应性高、稳定性好、生态无毒、成本低等优点。在本论文中,我们从TiO₂半导体材料出发,运用不同策略对其加以修饰改性,同时结合适宜氧化还原中介的选择,构建了两个基于TiO₂和2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物氧胺盐(TEMPO盐)的协同可见光光催化体系并用于胺类化合物的选择性需氧氧化反应。本论文研究内容具体如下:(1)我们发现通过低成本且高效的水热方法和后续煅烧处理制备的锐钛矿型TiO₂纳米管(TNTs)具有高比表面积和更长的光生电子–空穴对寿命,是比前驱体P25 TiO₂更佳的氧气(O₂)激活平台。基于此,我们利用茜素红S(ARS)、TNTs和TEMPO四氟硼酸盐(TEMPO⁺BF₄^–)建立了染料敏化TiO₂协同光催化体系,在绿光发光二极管(LEDs)照射下,实现了胺类化合物的选择性需氧氧化。氧化猝灭的ARS–TNTs与氧化还原中介之间的电子转移是确保协同光催化的关键。结果表明,锐钛矿TNTs的活性可达P25 TiO₂前驱体的2.2倍左右。由于极性增加,在胺的选择性需氧转化过程中,TEMPO⁺BF₄^–比2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物(TEMPO)能更有效地促进电子转移,其活性超过TEMPO的1.5倍。(2)我们通过简单一锅、无模板的溶剂热法制备了具有独特多级结构和高比表面积的TiO₂微球。可见光引发的胺类化合物于TiO₂微球表面上的组装能够形成表面络合物,可直接捕获可见光,进一步引发胺的氧化。此外,我们发现通过充分探索TiO₂微球的表面极性,以极性更强的TEMPO六氟磷酸盐(TEMPO⁺PF₆^–)代替TEMPO充当氧化还原中介,可促进胺的选择性氧化。基于此,我们设计了基于TiO₂微球与TEMPO⁺PF₆^–的协同光催化体系,实现了蓝光LEDs诱导下的胺类化合物在空气中的高效选择性氧化。实验数据表明,在与TiO₂微球协同可见光驱动胺的选择性氧化过程中,TEMPO⁺PF₆^–的活性超过了TEMPO,在某些情况下可达TEMPO的3倍以上。总之,我们合成了两种不同形貌的TiO₂材料,分别使用染料敏化和含氮底物于TiO₂表面的自络合两种策略将TiO₂的光吸收范围拓展到可见光。结合适宜的氧化还原中介,我们设计了两种不同的协同可见光光催化体系,实现了胺类化合物的高效高选择性需氧氧化。我们的研究工作为TiO₂的光催化应用提供了借鉴意义,同时表明了通过设计氧化还原中介来提高可见光驱动的协同光催化活性的潜能。