發(fā)布時(shí)間：2017-05-23 15:25

  本文關(guān)鍵詞：新型銅、鈷配合物催化的水氧化反應(yīng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：人工模擬光合作用實(shí)現(xiàn)太陽能光解水制氫,是實(shí)現(xiàn)將太陽能轉(zhuǎn)化成清潔的化學(xué)能,解決當(dāng)今社會能源危機(jī)和環(huán)境污染的一個(gè)理想方法。其中水氧化反應(yīng)作為人工光合作用體系中電子和質(zhì)子的來源,涉及4個(gè)電子和4個(gè)質(zhì)子的轉(zhuǎn)移,是制約太陽能轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵,而突破這一瓶頸的重點(diǎn)在于設(shè)計(jì)合成高效穩(wěn)定的水氧化催化劑。目前分子水平的水氧化催化劑多以Ru,Ir等貴金屬為主,基于Fe, Co, Mn, Cu等非貴金屬的均相水氧化催化劑的研究較少。因此進(jìn)一步開發(fā)非貴金屬水氧化催化劑以及基于非貴金屬催化劑的功能分子器件無論對于理論研究還是大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用來說都具有著相當(dāng)重要的意義。 為發(fā)展高效非貴金屬催化劑,本文設(shè)計(jì)合成了8種Cu絡(luò)合物,其中三種在強(qiáng)堿性條件下具有電催化水氧化活性,且溶解性好、穩(wěn)定性較高。其水氧化過電位在0.55V-0.65V vs NHE,催化電流可達(dá)到520μA/cm2,與此前報(bào)道的最好結(jié)果相當(dāng)。本研究擴(kuò)展了基于非貴金屬Cu的水氧化催化劑的范圍,為進(jìn)一步開發(fā)高效、穩(wěn)定的均相廉價(jià)水氧化催化劑打下了良好基礎(chǔ)。 本論文還利用主客超分子化學(xué)手段成功設(shè)計(jì)并合成了具有光催化水氧化活性的光敏劑／催化劑超分子組裝體并將其負(fù)載在Ti02上,制備了復(fù)合光陽極。在均相體系中,光敏劑／鈷催化劑分子器件的光催化性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的三組分體系。然而,將此光敏劑／鈷催化劑分子器件負(fù)載于光陽極并未產(chǎn)生顯著的光電流,但用Ru催化劑替換鈷催化劑后,獲得了較高的光電流。
【關(guān)鍵詞】：水氧化 光催化 銅配合物 分子組裝體 太陽能分解水
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TQ116.2;O643.36
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 1 文獻(xiàn)綜述9-26
• 1.1 植物的光合作用和光體系Ⅱ放氧中心(OEC)9-11
• 1.2 均相貴金屬水氧化催化劑11-14
• 1.3 均相非貴金屬水氧化催化劑的研究進(jìn)展14-21
• 1.3.1 Mn催化劑14-15
• 1.3.2 Fe催化劑15-16
• 1.3.3 Co催化劑16-19
• 1.3.4 Cu催化劑19-21
• 1.4 均相水氧化催化劑器件化的研究進(jìn)展21-24
• 1.5 本論文的選題背景和依據(jù)24-26
• 2 基于非貴金屬Cu的均相水氧化催化劑26-37
• 2.1 引言26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分26-32
• 2.2.1 分析測試儀器26-27
• 2.2.2 主要原料27-28
• 2.2.3 目標(biāo)化合物的合成路線28-32
• 2.2.4 電催化水氧化性能的研究方法32
• 2.2.5 光催化水氧化性能的研究方法32
• 2.3 結(jié)果與討論32-35
• 2.3.1 Cu絡(luò)合物電催化水氧化性能的研究32-35
• 2.3.2 Cu絡(luò)合物光催化水氧化性能的研究35
• 2.4 本章小結(jié)35-37
• 3 基于非貴金屬水氧化催化劑的分子器件37-57
• 3.1 引言37
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分37-49
• 3.2.1 分析測試儀器37-38
• 3.2.2 主要原料38-39
• 3.2.3 試劑的純化39
• 3.2.4 功能化光敏劑的合成39-44
• 3.2.5 功能化催化劑的合成44-46
• 3.2.6 非貴金屬的光敏劑/催化劑分子器件的制備46-47
• 3.2.7 光陽極的制備47-49
• 3.2.8 電化學(xué)和光化學(xué)性能的測試方法49
• 3.3 結(jié)果與討論49-55
• 3.3.1 光敏劑/催化劑分子器件均相體系中光化學(xué)活性的研究49-53
• 3.3.2 催化劑1負(fù)載光陽極催化水氧化性能的研究53
• 3.3.3 催化劑2負(fù)載光陽極催化水氧化性能的研究53-55
• 3.4 本章小結(jié)55-57
• 結(jié)論57-58
• 參考文獻(xiàn)58-63
• 附錄A 重要化合物的譜圖63-68
• 致謝68-69

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