發(fā)布時間：2021-10-23 10:54

　　能源危機和環(huán)境污染是當(dāng)今世界人類面臨的兩大難題。人工光合作用,實現(xiàn)太陽能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化,是解決能源與環(huán)境問題的理想途徑之一。原子精確的金納米簇（Au NCs）,具有分立的、類分子的能級結(jié)構(gòu)。隨著金原子數(shù)目和納米簇三維結(jié)構(gòu)的改變,金納米簇家族的能級結(jié)構(gòu)會相應(yīng)改變,在紫外-可見范圍內(nèi)表現(xiàn)出光學(xué)吸收,具有納秒到微秒量級可調(diào)的光致發(fā)光壽命,以及傳統(tǒng)的金納米粒子無法比擬的豐富的氧化還原態(tài)。因此,金納米簇在太陽能轉(zhuǎn)化領(lǐng)域兼具光敏劑和共催化劑的功能。然而,在反應(yīng)條件下納米簇結(jié)構(gòu)因參與氧化還原過程而導(dǎo)致的化學(xué)鍵斷裂,金屬聚集等穩(wěn)定性問題一直以來制約著金納米簇在催化領(lǐng)域的應(yīng)用。因此,如何維持納米簇結(jié)構(gòu)的光化學(xué)穩(wěn)定性,發(fā)揮其獨特的電子性質(zhì),是金納米簇家族在太陽能轉(zhuǎn)化領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。本論文以納米簇家族明星材料-水溶性Au₂₅（SG）₁₈為研究對象,采用多孔ZIF-8載體組裝并輔以Ti O₂半導(dǎo)體保護層的方式,解決了金納米簇因失去配體保護而聚集的瓶頸問題;進一步以金納米粒子作為參照,研究了納米金作為光催化反應(yīng)助催化劑時其粒子尺寸對反應(yīng)性能的... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【圖文】：

半導(dǎo)體光催化反應(yīng)機理示意圖

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-2金屬絡(luò)合物光催化轉(zhuǎn)化還原猝滅途徑示意圖。Figure1-2Schematicoftheproposedmechanismofmetalcomplexphotocatalyticconversionreductionquenchingpathway.1.3光催化材料研究進展光催化體系主要分為倆大類：1）均相催化反應(yīng)，即催化劑和反應(yīng)物處于一相，沒有因存在界面而進行的反應(yīng)。均相催化劑主要是過渡金屬配合物；2）異相催化反應(yīng)，即需要使用不同于反應(yīng)物的催化過程，催化通常是在固相，而反應(yīng)物是在氣相或液相。均相催化往往要依賴pH值，且再次回收利用難、對環(huán)境污染大，異相催化劑則可以在更廣泛的pH內(nèi)反應(yīng)，再次回收利用簡單。另外，超過80%的催化反應(yīng)都涉及到了異相催化劑[10]。本節(jié)主要討論異相催化劑半導(dǎo)體材料的研究進展。1.3.1金納米簇在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用1.3.1.1金納米簇自從金膠體化學(xué)研究開始以來，金納米粒子（AuNPs）的光學(xué)性質(zhì)便吸引了化學(xué)家注意[11,12]。當(dāng)尺寸在5nm到20nm之間時，Au在520nm處會出現(xiàn)光學(xué)吸收，即表面等離子體共振效應(yīng)（LSPR）。隨著納米顆粒尺寸的減小，吸收信號逐漸藍移至消失。這

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖1-3由硫醇配體保護的Au簇種類的總結(jié)圖（由于空間限制，只展示出來了部分金簇）。橘色是Au原子，紅色是S原子，沒有畫出C和H原子。Figure1-3Summaryofgoldclusterspeciesprotectedbymercaptanligands(onlypartialclustersareshownduetorestrictedspace);Organic-Au,red-S.在不同尺寸的Au納米團簇中，Au25NCs因有趣的物理化學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)和催化方面的潛能而備受關(guān)注。值得一提的是Au25(SR)18的結(jié)構(gòu)與表面的配體的種類（SR=SC6H13，SC12H25，SG）無關(guān)[18]。如圖1-4所示，Au25(SG)18是以二十面體的Au13為核心，外層是12個Au原子組成的殼，也可以看出是6個-S-Au-S-Au-S-組成的外殼來保護內(nèi)核Au13，同時，也可以視為2層殼的結(jié)構(gòu)即Au1（內(nèi)核）/Au12（殼1）/Au12（殼2），其中殼里的24個Au原子會跟GSH配位[19]。相對于Au10(SG)10、Au15(SG)13、Au22(SG)16，Au25(SG)18獨特的核殼結(jié)構(gòu)令其具有更高的穩(wěn)定性，室溫下在水中儲存兩周依然有較好的穩(wěn)定性。同時，Au25(SG)18具有良好的生物相容性和低毒等優(yōu)點，在細胞標記、光療、生物傳感等生物領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[20-22]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于雙配體穩(wěn)定的金納米簇?zé)晒鈾z測生物硫醇[J]. 盛玉豪,劉慧霞,肖艷,張修華,王升富.  湖北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019(05)
[2]金屬酞菁光復(fù)合催化劑的制備及光催化性能研究[J]. 馬敏娟,張改,楊勝科.  應(yīng)用化工. 2018(09)
[3]廉價金屬催化劑可見光催化還原CO2的研究[J]. 張駿宵,胡長英,陳啊聰,卞兆勇.  北京師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(01)
[4]單分散水溶性金納米團簇的制備及表征[J]. 張明,王帥帥,朱罕,杜明亮.  無機化學(xué)學(xué)報. 2015(10)



本文編號：3453059