光解水制氢线形共轭聚合物催化剂的设计合成及性能研究

发布时间：2021-10-13 21:36

　　当今社会面临着化石能源的大量使用引起的环境污染和能源储量不足的危机,极需发展清洁可再生的新能源。氢能资源丰富可持续,绿色环保无污染,可以以多种形态进行存储和运输,是一种极具发展潜力的清洁能源。现有的电解水、光电解水制备氢气耗能较大,因此较为理想的途径是直接利用太阳能通过光解水制氢。相比无机半导体,有机半导体光催化剂具有结构多样、可设计、可合成、带隙能级容易调控等优势,近年来受到极大的研究关注。虽然有多种不同形态的有机半导体,包括线性共轭聚合物、共轭微孔聚合物、共价有机框架材料等,相继被开发用作光解水制氢催化剂,但何种结构最有利,目前还没有定论。而且,大部分体系只对500 nm以下的光有响应,对太阳光谱中能量占比较大的长波长可见光和近红外光利用不足。鉴于线性共轭聚合物比共轭微孔聚合物、共价有机框架等其他类型聚合物半导体材料更容易合成,产率高,结构明确,本论文工作以此为基本结构,通过基元的选用考察、侧链共轭等策略,设计合成了6类线性共轭聚合物光催化剂,并进行了构效关系的研究。在第二章中,我们选用三种各具特征的基元,疏水性的电子给体三苯胺（TPA）、基于吡咯并吡咯烷酮的疏水性给受体结构（DP... 

【文章来源】：上海师范大学上海市

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 半导体光解水制氢简介
        1.2.1 光解水制氢简介
        1.2.2 光解水制氢原理及条件
    1.3 有机半导体光催化剂种类及其发展
        1.3.1 线形共轭聚合物光催化剂
        1.3.2 共轭多孔聚合物光催化剂
        1.3.3 共价有机框架材料光催化剂
    1.4 课题的提出
第2章 不同基团构建线形聚合物的制氢性能研究
    2.1 引言
    2.2 3 ,7-二溴二苯并噻吩砜单体的合成
    2.3 聚合物的合成
    2.4 聚合物的基本物理化学性质表征
        2.4.1 聚合物核磁结构表征
        2.4.2 热稳定性分析
        2.4.3 微观形貌和结晶性
        2.4.4 紫外可见漫反射光谱(DRS)
        2.4.5 能级理论计算
        2.4.6 循环伏安法表征分子能级
    2.5 光解水制氢性能的研究
        2.5.1 标准曲线测定
        2.5.2 光解水制氢性能表征
        2.5.3 制氢性能差异性分析
    2.6 本章小结
第3章 聚合物侧链共轭拓展策略在制氢领域的应用研究
    3.1 引言
    3.2 BDT系列线形聚合物的合成
    3.3 聚合物P0、P1和P2 的基本物理化学性质表征
        3.3.1 聚合物的固态核磁Solid-state13C NMR表征
        3.3.2 热稳定性分析
        3.3.3 微观形貌和结晶性分析
        3.3.4 紫外可见漫反射吸收光谱
        3.3.5 能级理论计算
        3.3.6 循环伏安法表征分子能级
    3.4 聚合物光催化分解水制氢性能的探究
        3.4.1 基本制氢性能分析
        3.4.2 侧链共轭聚合物P2 的催化剂用量依赖性探究
        3.4.3 侧链共轭聚合物P2 的稳定性探究
        3.4.4 侧链共轭聚合物P2 的表观量子产率AQY测定
        3.4.5 聚合物的粒径分析
        3.4.6 荧光寿命的测定
        3.4.7 OFET迁移率测试
    3.5 本章小结
全文总结
实验部分
    实验试剂与仪器
    光解水制氢表征部分
参考文献
致谢



本文编号：3435444