镍、钼基分子催化剂的设计合成及其催化制氢性能研究

发布时间：2024-02-25 21:43

　　在现代能源挑战的局势下,全球能源需求上升以及能源安全问题激发了人们对可替代可持续能源的研究。氢气是一种高效清洁的新能源,因为其原料和化学产物都是水。自然界中的氢化酶可以在分子的基础上仅利用其活性位点中的铁、镍实现高效率的质子还原。然而,酶的活性体积受限于尺寸,其关键的催化反应仅发生在一些较大的支架内的相对较小的活性位点上。因此,发展新型氢化酶活性位点模拟物可以解决这一问题,其中分子催化剂可以通过保留生物或材料中的小的功能单位,而舍弃多余的支架来实现更大的体积活性。基于此,本论文首先设计合成并表征了两个模拟氢化酶活性位点的镍(II)配合物Ni-TPA(TPA=三[(2-吡啶基)甲基]胺)和Ni-BAPA(BAPA=[双(6-氨基-2-吡啶基甲基)](2-吡啶基甲基)胺),尝试通过在催化剂的配体上引入氨基的直接化学修饰调节电催化产氢性能。结果表明,在乙腈溶液中,以对甲苯磺酸为质子源,利用循环伏安法分别测得配合物Ni-TPA和Ni-BAPA的催化转化频率最高可达201 s^-1和2425 s^-1,这项工作可以揭示镍基分子催化剂的结构和电催化活性之间的...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电催化制氢基本研究
        1.2.1 分子催化剂电催化体系的机理研究
        1.2.2 分子催化剂电催化体系涉及的相关参数
    1.3 光催化制氢基本研究
    1.4 电催化产氢体系中镍分子催化剂的研究进展
        1.4.1 四氮杂-镍大环配合物
        1.4.2 硫醇镍配合物
        1.4.3 镍膦配合物
        1.4.4 镍多吡啶配合物
    1.5 催化产氢体系中钼分子催化剂的研究进展
        1.5.1 基于钼分子催化剂的电催化制氢的研究进展
        1.5.2 基于钼分子催化剂的光催化制氢的研究进展
    1.6 本研究课题的研究意义与内容
第2章 基于三[(2-吡啶基)甲基]胺镍配合物的均相电催化制氢体系的研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 本章实验所用到的主要化学药品、溶剂及仪器
        2.2.2 样品的表征与性能测试方法
        2.2.3 配体及配合物的合成与表征
    2.3 配合物Ni-BAPA晶体结构解析
    2.4 电化学性能测试及分析
        2.4.1 配合物的循环伏安测试
        2.4.2 配合物的扫描速率测试
        2.4.3 配合物的浓度电化学测试
        2.4.4 配合物在乙腈中的电催化产氢测试
        2.4.5 配合物的冲洗测试
        2.4.6 扫描速率对产氢速率的影响
        2.4.7 配合物浓度对产氢速率的影响
        2.4.8 催化剂在有机相中的电解测试
    2.5 化合物Ni-TPA和Ni-BAPA的催化制氢机理
    2.6 本章小结
第3章 基于二硫化钼模拟物的均相制氢体系的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 本章实验新涉及的试剂与药品
        3.2.2 本章实验新涉及的仪器
        3.2.3 样品的表征与性能测试方法
        3.2.4 配合物的合成与表征
    3.3 配合物的单晶结构
    3.4 配合物的光谱性质分析
    3.5 电化学测试
        3.5.1 配合物在有机相中的电化学测试
        3.5.2 配合物M4在水溶液中的电化学测试
    3.6 光致产氢测试及分析
        3.6.1 混合溶剂下的光催化产氢测试
        3.6.2 混合溶剂下的汞中毒实验
        3.6.3 混合溶剂下的体系失活原因探究
        3.6.4 纯水条件下的光催化产氢测试
        3.6.5 纯水条件下的汞中毒实验
        3.6.6 体系失活原因探究
    3.7 机理分析
    3.8 本章小结
第4章 结论与展望
参考文献
致谢
附录A
个人简历、在学期间发表的学术论文



本文编号：3910894