钌羧基配合物/钴二甲胺配合物催化水氧化反应的理论研究

发布时间：2021-02-06 08:50

　　随着化石燃料的短缺和环境污染的日益严重,太阳能作为地球的最终能量来源,受到越来越广泛的关注。人工光合作用可以利用太阳能将H₂O分解为H₂和O₂。水分子的分解反应包括水氧化半反应和质子还原半反应。其中水氧化半反应所需的过电势和动力学能垒较高,被认为是水分解反应的瓶颈。因此,开发性能优异的水氧化催化剂（WOCs）对于实现高效的水分解是必不可少的。自然界光合系统（PSII）中的析氧复合体（OEC）为研究者提供了设计高效水氧化催化剂的思路。然而,自然界OEC中氨基酸配体及Mn簇的复杂结构导致OEC的合成非常困难。因此,研究人员试图通过引入可以作为质子受体的配体,如含羧酸的配体代替氨基酸配体以及用单核或双核的过渡金属原子代替Mn簇,设计合成结构简单,过电位低、大周转数、高周转率的过渡金属配合物作为水氧化分子催化剂。对催化剂的配体进行修饰或者改变配体的空间结构可以提高催化剂的催化活性。采用量子化学计算方法深入探讨配体对催化剂性能的影响以及催化剂作用机理可以为设计性能优异的催化剂提供理论指导。本论文内容包括四章,第一章主要介绍水氧化反... 

【文章来源】：东北师范大学吉林省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

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第一章 引言
    1.1 均相水氧化反应分类
        1.1.1 电催化水氧化反应
        1.1.2 光催化水氧化反应
        1.1.3 化学催化水氧化反应
    1.2 过渡金属水氧化催化剂
        1.2.1 Ru配合物催化的水氧化反应
        1.2.2 Ir配合物催化的水氧化反应
        1.2.3 Co配合物催化的水氧化反应
        1.2.4 Cu配合物催化的水氧化反应
    1.3 本论文的选题意义与研究内容
        1.3.1 选题意义
        1.3.2 研究内容
第二章 理论基础和计算方法
    2.1 密度泛函理论简介
    2.2 过渡态理论简介
    2.3 过渡态的计算方法
        2.3.1 TS方法
        2.3.2 QST2方法
        2.3.3 QST3方法
第三章 钌羧基配合物催化水氧化反应的理论研究
    3.1 前言
    3.2 计算方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 氧化活化过程
        3.3.2 O?O键形成过程
        3.3.3 氧气释放过程
    3.4 结论
第四章 钴二甲胺配合物催化水氧化反应的理论研究
    4.1 前言
    4.2 计算方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 单水分子配位
        4.3.2 双水分子配位
    4.4 结论
结论
参考文献
致谢
在学期间公开发表论文及著作情况


【参考文献】：
博士论文
[1]基于过渡金属钴、铜、镍的配合物催化水氧化的研究[D]. 林军奇.兰州大学 2019
[2]双锰基水氧化仿生分子催化剂的密度泛函理论研究[D]. 周婷.中国科学技术大学 2015
[3]新型金属钌配合物催化水氧化反应的研究[D]. 姜毅.大连理工大学 2013



本文编号：3020495