光催化葡萄糖产氢及其催化产物的研究

发布时间：2021-01-20 12:15

　　大自然给予的化石能源——石油,天然气的储存量是有限的。随着社会生产力的进步,其每年的消耗量是不断的递增的。近些年来,世界原油的涨幅确实有些波动,但就整体而言是增长了很多。在使用化石能源的同时,也产生了一系列的污染并造成了一定的影响。例如温室效应,厄尔尼诺现象,白色污染等。世界各国政府对此也有了较高的认识,都在积极的开发新型清洁能源。氢能由于其清洁无污染,来源广,燃烧热值高等优点被认为是21世纪最清洁能源。光催化已被广泛研究用于环境修复（即污染物降解和太阳能转化即产氢和减少二氧化碳）。时至今日,氢的光催化生产主要可通过两种方法获得,即通过将水直接分解为H2和O2或通过对有机物进行光重整化合物。在许多有关H2光催化生成的研究中,用作电子供体的物质,通常使用有机酸,醇,硫化物/亚硫酸盐。但是,此方法需要使用牺牲剂才能获得良好的氢气生产,这使该过程昂贵。如果反应体系中存在的有机电子供体是一种及其廉价的,整个过程可能具有很好的成本效益。葡萄糖是最常见和最便宜的碳水化合物,因为它可以直接从纤维素中获得,而地球上纤维素含量最高且可再生。它常用于乙醇或丁醇生产——多种有用的生物基化学品可作为生物塑料的... 

【文章来源】： 王煦林 淮北师范大学

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

常见农作物生物质组成

光催化葡萄糖产氢及其催化产物的研究第一章71.5催化机理及产物众所周知光催化产氢反应主要分为两个部分：空穴处的氧化半反应及光生电子处的还原半反应。近些年来，部分有关产氢的文章，为了提高催化剂产氢活性，而加入一系列的空穴捕获剂，诸如乳酸，Na2S,Na2SO3,三乙醇胺等。从而没有充分的利用起能量。本文主要叙述了在利用光生电子产氢同时利用空穴处的氧化半反应来氧化多种生物质。在提高光能的利用率的同时，生产出更富有经济价值的衍生物。以下我将分别叙述几种常见的生物质的可能存在的产氢机理图。1.5.1纤维素图2.纤维素被CdS/CdOx催化同时产氢的机理示意图。Figure2.SchematicdiagramofthemechanismofsimultaneoushydrogenproductionbycellulosecatalyzedbyCdS/CdOx.这是一种能够通过光照在室温下将纤维素，半纤维素和木质素转化为H2的半导体CdS量子点（QD）。CdS是一种廉价的可见光吸收光催化剂，其电子带隙约为2.4eV。CdS导带相对于标准氢电极（NHE）的电位为-0.5V，为质子还原提供了足够的驱动力。CdS价带相对于NHE大约为+1.9V，足以对生物质中的羟基等一些基团氧化。CdOx的存在是为了抑制CdS自身的

第一章光催化葡萄糖产氢及其催化产物的研究8光腐蚀。从宏观反应的角度来说，纤维素，半纤维素和木质素被CdS/CdOx氧化，从而产生甲酸，碳酸根及氧化有机物，在催化剂的导带位置，光生电子成功的将氢质子还原成氢气。1.5.2糖类图3.葡萄糖溶液催化产氢机理示意图。Figure3.Schematicdiagramofthehydrogenproductionmechanismofglucosesolution.葡萄糖溶液的氧化与产氢过程可大致分为以下几个步骤C6H12O6（RCH2OH）+h+→H++RCH2O①H++e→1/2H2②RCH2O+2h++H2O→RCHO+H+③H++e→1/2H2④RCHO+h+→RCHO+H+⑤H++e→1/2H2⑥RCOOH+h+→RH+CO2⑦


本文编号：2989027