邻菲罗啉Fe配合物均相光催化还原CO 2 生成CO性能研究

发布时间：2023-01-31 02:02

　　光催化CO₂还原成CO、CH₄和烃类衍生物的催化转化体系既可以缓解温室效应,又可以高效的实现人工碳循环,具有重要的研究意义。光催化还原CO₂可利用太阳光作为能量输入,是最清洁的CO₂转化方式。但CO₂分子是直线型非极性分子,键能大不易被活化,在热力学上能垒很高,该课题的研究仍具有很大的挑战性。利用过渡金属配合物分子催化剂均相催化还原CO₂是研究的方向之一,这种催化剂被广泛应用于光催化和电催化体系,已有报道,但还有大量问题需要解决。1)、催化过程中涉及各组分之间电子转移的机理不是很清楚。2)、大量贵金属配合物催化剂的使用使得成本居高不下,所以开发以地球丰储的过度金属配合物作为催化剂以降低成本,与此同时,提高催化效率和选择性也是目前研究的重要问题之一。针对上述问题,本文设计合成了4个基于Fe配合物的均相催化剂,研究了它们的光催化还原CO₂性能,并讨论了反应机理。取得结果如下:1、邻菲罗啉铁（Ⅱ）配合物光催化还原CO₂... 

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
缩写表
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 均相光催化还原CO_2的基本原理
    1.3 均相光催化还原CO_2的研究进展
        1.3.1 稀、贵金属配合物作为催化剂
        1.3.2 廉价金属配合物作为催化剂
        1.3.3 廉价光敏剂用于CO_2光催化还原
        1.3.4 超分子配合物均相光催化体系简介
    1.4 本文的设计思路
第2章 多吡啶胺类铁(Ⅱ)配合物的制备与光催化还原CO_2性能初探
    2.1 概述
    2.2 化合物合成、表征与分析
    2.3 光催化还原CO_2性能初探
        2.3.1 C3的基本光学电化学性质
        2.3.2 C3作为催化剂的光催化还原CO_2性能初探
    2.4 本章小结
第3章 邻菲罗啉铁(Ⅱ)配合物光催化还原CO_2性能研究
    3.1 概述
    3.2 化合物的合成与表征
    3.3 Fe(phen)_3Cl_2的基本电化学和光学性质
        3.3.1 Fe(phen)_3Cl_2的循环伏安扫描曲线
        3.3.2 Fe(phen)_3Cl_2的稳态吸收光谱曲线
    3.4 邻菲罗啉-Fe配合物的光催化还原CO_2性能研究
        3.4.1 溶剂-牺牲剂对体系光催化活性影响
        3.4.2 辅助牺牲剂BIH对体系光催化活性影响
        3.4.3 Fe(phen)_3Cl_2浓度对体系光催化活性的影响及控制实验
        3.4.4 不同浓度光敏剂对体系光催化还原CO_2活性影响
        3.4.5 光照时间对体系光催化还原CO_2活性影响
        3.4.6 表观量子效率的测定
    3.5 邻菲罗啉-Fe配合物的光催化还原CO_2机理研究
        3.5.1 吸收光谱监测
        3.5.2 动态光散射监测及扫描电镜
        3.5.3 高分辨质谱监测
        3.5.4 激发态寿命测试及光敏剂的稳态发射光谱猝灭
        3.5.5 ~(13)CO_2同位素标记定性实验
        3.5.6 催化循环简图
    3.6 本章小结
第4章 实验部分
    4.1 试剂与仪器
        4.1.1 试剂及预处理
        4.1.2 实验使用的仪器
    4.2 实验方法
        4.2.1 紫外-可见吸收光谱
        4.2.2 循环伏安扫描
        4.2.3 光催化还原CO_2活性筛选
        4.2.4 溶剂-牺牲剂比例优化
        4.2.5 光敏剂浓度确定
        4.2.6 催化剂浓度的确定
        4.2.7 光照时间的确定
        4.2.8 催化活性数据的收集
        4.2.9 紫外-可见吸收光谱跟踪反应
        4.2.10 高分辨质谱跟踪反应
        4.2.11 发光寿命测量
        4.2.12 光敏剂发光猝灭与猝灭速率常数的计算
        4.2.13 动态光散射
        4.2.14 扫描电镜与表面能谱
        4.2.15 ~(13)CO_2同位素标记实验
        4.2.16 光催化表观量子效率的测定
第5章 全文总结与展望
参考文献
附录
攻读学位期间发表的学术论文和研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]均相体系可见光催化还原CO2研究进展和面临挑战[J]. 陈金平,都新丰,于天君,曾毅,张小辉,李嫕.  影像科学与光化学. 2015(05)
[2]动态光散射实验[J]. 尚玉峰,蒋达娅,肖井华,杨胡江,王鑫.  物理实验. 2004(10)



本文编号：3733620