含膦胺配体金属钴配合物的催化制氢活性研究

发布时间：2021-07-05 15:41

　　利用清洁能源替代传统的化石能源是实现人类社会可持续发展亟需解决的重大问题。氢气作为理想的能源载体,燃烧的产物为水,无污染。植物通过光合作用在温和条件下将水分解成氧气（O2）,同时释放出质子（H+）和电子（e-）。少量的细菌和绿藻利用自身的氢化酶蛋白能将H+和电子e-快速耦合成H2,用于自身的新陈代谢。人工模拟自然界的光合作用,将水直接分解成H2和O2,被认为是实现氢能源利用的有效途径之一。贵金属催化剂（铂、钉）在光催化制氢反应中展现了非常高的活性,但因其价格昂贵和储量匮乏限制了实际中的推广应用。金属钴配合物具有良好的催化制氢活性,发展稳定的金属钻催化剂用于高效制氢反应,一直是该领域的研究热点。为模拟氢化酶催化质子还原过程中的“金属-配体”协同作用,本论文在五甲基环戊二烯钴配合物的内配位层引入N或O原子作为碱性位点结合/传递质子,协同金属中心催化质子还原制氢。我们利用所合成的金属钴配合物作为催化剂,探究了其在电催化和光催化条件下的制氢活性,发展了光催化还原苯乙烯类化合物的加氢还原反应;并通过光电测试实验,研究了半导体与催化剂之间的光诱导电子转移过程机制,具体结果如下:1.利用1,2-Ph... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１各种能源在全球能源消费的占比［６］??６

Ｆｉｇ．?１－３?Ｏｖｅｒａｌｌ?ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｗａｔｅｒ?ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ?（Ｚ－ｓｃｈｅｍｅ）?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｔｗｏ??ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒｓ［１２］．??因此，科研工作者引入一种人工光合系统（图１－３）。在这种系统中，两种光??敏剂通过Ｚ式构型组合，氧气和氢气的生成是通过催化剂分别附着于光合系统Ｉ??和光合系统ｎ完成。这种光合系统在可见光和红外光下即可实现活性研宄，因此??各种各样的组合村料都可作为光敏剂１１２］。由于双光敏剂系统的结构比单光敏剂??系统更加复杂，使其更加难以控制电子转移的动力学平衡和减少电子复合所造成??的能量损失［３】。因此，这种光合体系可以通过两种光敏剂被分解为半反应，分別??研究水氧化生成氧气和质子还原生成氢气。??３??

宽的吸收光谱、和与水的氧化还原电位相匹配的价带和导带能量。??己报道的半导体敏化剂中，金属被用来构建导电带（电子构型ｄＧ，ｄ１Ｇ的金属??阳离子最优），价带由非金属（氧，氮，铯，硫）构成［３３］（图１－５）。二氧化钛具??有无腐蚀性、丰富度高、稳定性高、环保性等优点，被认为是光催化水分解最好??的催化剂。二氧化钛具有较大的能隙（３．２ｅＶ），致使其只能吸收紫外区的光ｆＷ。??近十几年，科学家通过不同的金属与非金属组合，合成出许多不同的半导体??材料，将其应用光催化体系中。半导体材料通常具有理想的能带位置，如Ｃ３Ｎ４，??ＣｄＳ，?ＣｄＳｅ，?ＳｉＣ，?Ｔａ３Ｎ５，和?ＴａＯＮ。因为半导体材料（Ｔａ３Ｎ５［３５，３６］，ＴａＯＮ［３５］和?ＣｄＳｅ［３７］）??６??


本文编号：3266353