叶绿素类染料敏化纳米TiO 2 光催化产氢的研究

发布时间：2021-12-11 19:08

　　氢能因其高效、环保、可储存、可运输等特点,是人类理想的可持续发展的新能源。半导体光催化产氢体系是利用太阳能分解水产氢的重要体系,染料敏化半导体光催化产氢是半导体光催化产氢的重要方式之一。虽然已经有了许多关于染料敏化半导体光催化产氢的报道,但是作为体系核心部分的染料依然面临不能充分利用太阳光、制备成本高、环境不友好等问题。叶绿素类染料具有丰富的来源、高消光系数、环境友好、容易提取和改性等优点,是一种极具潜力的光催化产氢的光敏化剂。TiO₂具有高稳定性、高催化活性、无毒、经济成本低等特点,已被广泛应用在半导体光催化产氢体系中,但TiO₂的带隙较宽,因此只能在紫外区表现出光催化活性,染料敏化TiO₂是让其在可见光下展现催化活性的一种有效方式,本论文中,我们利用设计的叶绿素染料和全色的叶绿素-吲哚二联体（chlorophyll-indoline dyad）染料作为光敏剂用于敏化TiO₂光催化分解水产氢的研究,主要研究内容如下:我们利用三种位于叶绿素分子四吡咯大环上C3或C17取代基位置带羧基锚定基团的三种叶... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 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】：

绿色植物的光合作用与水分解的人工光合作用

图 1.2 半导体光催化分解水产氢基本过程（1）光子的吸收。半导体对光子的吸收能力与其能带大小有关，吸收的光谱范围越大，当半导体被大于或等于其带隙的光子照射时子被激发跃迁到导带而产生光生电子（具有强还原性）而在价带上具有强氧化性），从而形成光生电子-空穴对。（2）光生电子和空穴迁移到半导体表面。这一过程受半导体光催结构、结晶度、粒子尺寸和比表面积的影响较大。晶体结构的差异离和复合造成影响，如锐钛矿型的 TiO2的光催化活性要明显高于 TiO，这可能是因为金红石型 TiO的光生电子-空穴更容易发生复

图 1.3 染料敏化半导体光催化分解水产氢基本过程 染料敏化剂的基本要求和主要类别作为染料敏化半导体产氢体系重要组成之一的光敏剂，主要起到的作用，理想的染料光敏剂应具备以下条件：（1）敏化剂分子对太收范围应尽可能的宽，且具有较高的摩尔消光系数；（2）染料分子定集团（-COOH，-H2PO3，-SO3H 等），并通过这些基团与半导体学或者物理吸附作用；（3）能级要匹配，染料分子的 LUMO 能级导体导带能级，才能保证激发态染料向半导体导带的电子注入，且 H要低于电子给体的氧化还原电势，才能够让染料再生；（4）染料分

【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体光解水制氢研究:现状、挑战及展望[J]. 谢英鹏,王国胜,张恩磊,张翔.  无机化学学报. 2017(02)
[2]TiO2光催化反应及其在废水处理中的应用[J]. 沈伟韧,赵文宽,贺飞,方佑龄.  化学进展. 1998(04)
[3]占吨类染料光敏化作用研究进展[J]. 张先付,沈涛.  化学通报. 1995(06)



本文编号：3535231