發(fā)布時間：2022-01-17 18:33

　　核磁共振技術(shù)的發(fā)展為精密觀察物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和原位檢測提供了新的可能,可被用來觀察真實的固體（催化劑）-液體反應(yīng)體系中催化劑與液體之間的相互作用和對反應(yīng)環(huán)境的影響。本研究圍繞光催化中的兩種經(jīng)典催化劑（二氧化鈦,氮化碳）展開,利用核磁共振方法對催化劑自身性質(zhì)及其與反應(yīng)環(huán)境之間的相互聯(lián)系進(jìn)行了研究,并將其與光催化效率進(jìn)行聯(lián)系:（1）利用原位液體核磁共振技術(shù)對真實固液體系光催化甲醇重整過程中水與甲醇之間的相互作用進(jìn)行了系統(tǒng)性研究,證實了甲醇/水體系中氫鍵相互作用和質(zhì)子交換的存在。并且發(fā)現(xiàn)催化劑的種類（包括不同晶型,以及同一晶型、不同形貌的TiO₂）、體系溫度、光照反應(yīng)條件都會影響甲醇與水之間的相互作用,進(jìn)而影響到甲醇重整的效率。這表明催化劑及適宜溫度的選擇對于提升甲醇重整效率起到非常重要的作用。（2）介紹了一種新的用氘代試劑替代含氫反應(yīng)環(huán)境的方法,利用固體核磁共振技術(shù)對含氫催化劑氮化碳（C₃N₄）進(jìn)行了系列一維、二維實驗,用以研究含氫結(jié)構(gòu)與反應(yīng)環(huán)境之間的關(guān)系。以尿素為前體在不同溫度下合成的C₃N₄

【文章來源】：華東師范大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

光催化機理第三個步驟在整個反應(yīng)過程中發(fā)生的速度最慢，是整個反應(yīng)的速決步驟

華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文14293K），用真空泵對整個制氫系統(tǒng)進(jìn)行抽真空處理，并檢查整個體系的氣密性，循環(huán)水溫度控制在15°C。待整個體系達(dá)到平衡狀態(tài)后，打開氙燈光源，并將電流控制在15A。等待氙燈光源穩(wěn)定后，放置于制氫反應(yīng)器上方進(jìn)行照射。氣相色譜具體參數(shù)為：柱箱溫度40°C，進(jìn)樣溫度50°C，檢測器溫度100°C，載氣為Ar，氣壓為0.3MPa。圖2-1（a）原位NMR裝置；（b）光催化分解水制氫檢測裝置示意圖2.2.4液體核磁實驗方法及參數(shù)本研究中未進(jìn)行光照的一維、二維實驗主要采用非原位的核磁共振技術(shù)，光催化過程中的系列核磁共振實驗采用原位核磁共振技術(shù)。原位核磁共振技術(shù)，即在產(chǎn)物不進(jìn)行分離的情況下直接對光催化體系中的組分進(jìn)行直接觀察，實驗裝置示意圖如圖1(a)所示。在核磁管中配置好催化劑-甲醇/水溶液體系，靜置過程不光照，光催化甲醇重整光源為Xe燈，并直接將反應(yīng)前后的催化劑懸浮液置于核磁設(shè)備中進(jìn)行檢測。對氘甲醇/水無催化劑體系、甲醇/氘水無催化劑體系（空白組）和甲醇/氘水體系加入TiO2系列催化劑（Pd/TiO2，TiO2-A、TiO2-B、TiO2-R，TiO2-B-棒、TiO2-B-管、TiO2-B-顆粒，TiO2-R-Pt、TiO2-B-管-Pt）的1HNMR譜圖使用配備安捷倫HXY三通道靜態(tài)探頭的NMR譜儀（Varian，700MHz）采集，1H共振頻率為700.13MHz，實驗溫度為276K~288K，譜寬（SW）為15ppm（10504.202Hz），脈沖寬度為4μs（45°），采樣時間為2.5s，采樣次數(shù)為16。對甲醇（480μL）

華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文16圖2-3（a）TiO2-A、TiO2-R、TiO2-B、（b）TiO2-B-棒、TiO2-B-管、TiO2-B-顆粒的XRD圖2-4（a）TiO2-B-棒、（b）TiO2-B-管、（c）TiO2-B-顆粒的SEM照片2.3.2甲醇與水混合體系活潑氫信號的歸屬在光催化過程中，光照射到催化劑上時，會產(chǎn)生光生電子（e-）和空穴（h+），當(dāng)反應(yīng)體系中存在作為犧牲劑的甲醇時，水與光生電子結(jié)合的同時，甲醇也與空穴結(jié)合，這降低了空穴和電子的復(fù)合，從而提升了光催化的效率。在以往的研究中，甲醇-OH（CH3OH）與水分子（H2O）之間存在的密切相互作用（氫鍵和質(zhì)子相互交換）通常被忽略。然而在真實溶液體系中，甲醇與水之間的聯(lián)系是客觀存在的，而它們之間的相互作用也一定程度上影響著甲醇重整產(chǎn)物的產(chǎn)率。常規(guī)的檢測手段通常難以發(fā)現(xiàn)這種相互作用，而液體NMR方法為觀測這種相互作用提供了可能。在我們的研究中，我們不僅證實甲醇與水之間存在氫鍵相互作用，并且存在的密切的質(zhì)子交換。而光照、溫度、催化劑類型均會對這些相互作用產(chǎn)生一定的影響。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]原位核磁共振技術(shù)研究反應(yīng)環(huán)境對光催化甲醇重整過程的影響[J]. 楊以寧,王雪璐,姚葉鋒.  波譜學(xué)雜志. 2020(01)
[2]原位核磁共振技術(shù)研究共催化劑類型以及光照波長對甲醇光催化重整產(chǎn)物的影響[J]. 葉曼,楊以寧,張燃,王雪璐,姚葉鋒.  波譜學(xué)雜志. 2019(04)
[3]光催化甲醇重整機理的原位核磁共振研究[J]. 劉文卿,宋艷紅,王雪璐,姚葉鋒.  波譜學(xué)雜志. 2019(03)



本文編號：3595232