具有电催化水分解性能的钴、铁配合物的设计、合成与研究

发布时间：2017-11-18 02:06

  本文关键词：具有电催化水分解性能的钴、铁配合物的设计、合成与研究

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【摘要】：飞速发展的当今社会对能源的需求量日益增多,化石能源的的有限性使可再生能源的开发变得迫在眉睫,而氢能因其诸多方面的优点成为当今科学家研究的热点。自然界中,微生物利用氢化酶催化裂解水生成氢气从而满足自身能量的需求,这种生物现象给研究分子催化剂的科学家带来启示。本工作致力于设计新型配位体和组装不同类型过渡金属配合物,寻找新的水裂解催化剂。本论文工作包括:1)为探究配体取代基不同对配合物电催化制氢性能的影响,本文设计合成两个类似的配体2-吡啶氨基-N,N-二(2-甲基-4,6-二甲基苯酚)(H_2L_A)和2-吡啶氨基-N,N-二(2-亚甲基-4,6-二氯苯酚)(H_2L_B),并分别用这两个配体合成制备出配合物[Co~Ⅲ_2L_ACl_2] 1 和[Co~Ⅲ_2L_BCl_2]2。电催化性能研究后,测得两配合物在pH 7.0下的TOF(turnover frequency)值分别为457.4(1),454.6 h-1(2),表明配体取代基对配合物电催化制氢性能的影响不明显。2)为探究中心金属不同对配合物电催化制氢性能的影响,本文采用2-吡啶氨基-N,N-二(2-甲基-4,6-二甲基苯酚)(H_2L_A)为配体分别合成配合物[Co~Ⅲ_2L_ACl_2] 1 和 [Fe~Ⅲ_2L_A(HO)2]3。电催化性能研究后,测得两配合物在pH 7.0下的TOF(turnover frequency)值分别为457.4(1),1076 h-1(3),表明以H_2L_A为配体时,中心金属为铁的配合物3比中心金属为钴的配合物1的电催化制氢性能更好。3)为验证配合物催化制氢活化点存在两种可能性,一种活化点在中心金属处,一种在N原子上。本文设计合成出多配位点的配体2,6-二氨基-3-[(2-甲氧基)苯偶氮基]吡啶(H_2LC),1-[2-羧甲基苯]-3-(2-吡啶)三氮烯(HLD),用这两种配体分别合成制备出配合物[Co~Ⅱ_2LCCl_3]Cl 4,[Co~ⅢL_(D3)]5。两种配合物都具有良好的电催化制氢性能,在pH 7.0下的TOF(turnover frequency)值分别为1332(4),1990 h-1(5)。其中配合物[Co~ⅢL_(D3)]5很好地证实N原子也可作为催化活化点。4)本文制备出一种结构简单的配合物[Co~ⅡA_2(H_2O)_2]6(A:吡啶甲酸离子),发现该配合物也具有一定的电催化制氢的性能,在pH 7.0下的TOF(turnover frequency)值分别为722.1 h-1(6)。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641.4

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本文编号：1198140