锰、钴配合物光电催化水和有机底物氧化反应的研究

发布时间：2017-11-05 00:24

  本文关键词：锰、钴配合物光电催化水和有机底物氧化反应的研究

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【摘要】：实现人工光合作用的途径之一就是利用太阳能,实现水的分解,将太阳能转化为储存在氢键中的化学能,进而加以利用。水分解过程包括两个半反应,分别是质子还原产氢半反应和水氧化半反应,其中水氧化半反应涉及4个电子和4个质子的转移,需要很高的活化能,是实现水分解产氢的瓶颈。所以,开发高效的水氧化催化剂以及稳定的水氧化体系,是水氧化研究工作的关键。另一方面,如果能够以水作为氧源,实现光催化氧化有机底物,用一个两电子的氧化过程来替代四电子的水氧化过程,会有效提高水的分解效率,实现一些工业污染物的降解回收,也是充分利用太阳能的一种途径。在光催化氧化有机底物方面,本文合成了一种基于廉价过渡金属锰的非铁血红素类金属配合物Mn(II)(BQCN)(OTf)2(Mn1,BQCN=N,N’-二甲基-N,N'。二(8-喹啉)-1,2-环已二胺,OTf,三氟甲磺酸阴离子)。以[Ru(bpy)3]Cl2(bpy=联吡啶)做为光敏剂时,在含有光敏剂/催化剂/电子受体的三组分体系中,分别测试了Mnl在中性和酸性缓冲溶液中光催化氧化苄醇以及硫醚的催化活性。其中,在酸性缓冲溶液中,Mn1的催化活性最好,TON分别可以达到75(苄醇)和210(硫醚),证明了在光催化氧化有机底物方面,非贵金属催化剂代替贵金属催化剂的可行性。另外,在酸性体系下,光催化氧化硫醚反应中光量子效率最大值达到0.26(理论值0.5)。最后对催化剂在光催化反应中的机理进行了研究,通过对其光催化氧化生成的高价态锰氧中间体Mn(IV)(O)(BQCN)(OTf)2(Mn1=O)的表征,推测了以非铁血红素单核锰配合物Mn1作为催化剂时光催化氧化苄醇和硫醚的反应机理。在水氧化方面,为了开发出能与实际应用相结合的光电化学器件,以廉价过渡金属配合物作为催化剂,进行电化学催化水氧化方面的研究。本文选择了具有不同有机配体结构的N4、N5配位的锰配合物以及Co-TAML(TAML=tetraamido macrocyclic ligand,大环配体)配合物,进行不同pH条件下的均相电化学性能测试。通过对不同分子催化剂的均相电化学催化水氧化性能以及其在不同pH条件下的稳定性进行分析,进行下一步实验设计,制备复合电极。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36

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本文编号：1141808