氫能,具有清潔無(wú)污染和高效燃燒值等優(yōu)點(diǎn),被當(dāng)今人類認(rèn)為是最理想的清潔能源之一。在諸多制氫（H₂）的方法中,光催化分解水制氫是當(dāng)今最溫和最節(jié)能的方法。在光催化分解水制氫的過(guò)程中,光催化劑是決定制氫效率和成本的關(guān)鍵因素。多金屬氧酸鹽（簡(jiǎn)稱多酸）是一種由前過(guò)渡金屬形成的無(wú)機(jī)金屬氧簇,具有與無(wú)機(jī)金屬氧化物半導(dǎo)體相似的電子和光響應(yīng)特性,并且可以進(jìn)行快速、可逆的多電子轉(zhuǎn)移而不改變其結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。因此,多酸是一種理想光催化劑,但由于傳統(tǒng)多酸材料具有較窄的吸光范圍而產(chǎn)氫性質(zhì)較弱,因而為增加此類催化劑的可見(jiàn)光吸收能力,往往需要向催化體系內(nèi)引入?yún)f(xié)同催化的貴金屬助催化劑。但貴金屬助催化劑的成本較高,限制了多酸催化劑材料光催化分解水產(chǎn)氫的廣泛應(yīng)用。為了解決傳統(tǒng)多酸光催化劑吸光范圍窄的問(wèn)題,又為了避免由于引入貴金屬催化劑造成的制氫成本較高的問(wèn)題,本文提供了一種制備高性能多酸基非貴金屬催化劑的策略:通過(guò)采用過(guò)渡金屬和有機(jī)配體組成的配合物對(duì)多酸進(jìn)行修飾,在水熱條件下,制備了6例新型多酸基非貴金屬光催化劑。1.將兩種金屬-雙配體體系（Cu+pzta+bpy和Cu+pzta+bibe）,分別修飾不同... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

000-2018年中國(guó)能源消費(fèi)變化情況與2019-2025年預(yù)測(cè)

哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-勢(shì)，一般采用具有較低電勢(shì)的貴金屬。其次半導(dǎo)體光催化反應(yīng)中產(chǎn)生的光生空穴-電子對(duì)極容易復(fù)合，這在太陽(yáng)能的人工轉(zhuǎn)化的過(guò)程中是難以避免的，光生空穴-電子對(duì)的復(fù)合分為體相內(nèi)的復(fù)合以及半導(dǎo)體表面的復(fù)合，當(dāng)催化劑的粒徑足夠小的時(shí)候，體相內(nèi)的復(fù)合可以忽略，只需要考慮半導(dǎo)體的表面復(fù)合[13]。有效的控制光生電子-空穴的復(fù)合率是提高光催化分解水產(chǎn)氫效率的一種有效途徑。圖1-2光催化制氫基本原理圖Fig.1-2Thebasicprincipleofphotocatalytichydrogenproduction1.3多金屬氧酸鹽概述多金屬氧酸鹽(Polyoxometalate,POM)，簡(jiǎn)稱為多酸。從1826年開(kāi)始，多酸經(jīng)歷了100多年的研究歷史，是催化化學(xué)和藥物化學(xué)等領(lǐng)域的重要研究對(duì)象。多酸是由多個(gè)金屬含氧酸根離子經(jīng)過(guò)脫水縮合而形成的金屬氧簇化合物，根據(jù)是否含有雜原子分為同多酸和雜多酸，同多酸是由多個(gè)同種含氧酸根離子縮合形成的，而雜多酸是由多個(gè)不同種含氧酸根縮合而成。多酸結(jié)構(gòu)中包含雜原子和配原子，其中配原子的元素包括：Mo、W、V、Nb和Ta等金屬元素，而雜原子卻包含70多種元素：包括全部的第一系列的過(guò)渡金屬，部分的第二第三系列過(guò)渡金屬元素等。多酸包含著6種常見(jiàn)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)，分別是Keggin、Dawson、Silverton、Lindqvist、Anderson和Waugh結(jié)構(gòu)(如圖1-3)。雖然多酸研究領(lǐng)域具有悠久的歷史，但在當(dāng)今多酸還是科研領(lǐng)域的常青樹，近些年來(lái)有多種新型多

哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-4-酸和通過(guò)多酸拓展的多元化合物多有報(bào)道[14-16]。圖1-3六種經(jīng)典多酸結(jié)構(gòu)Fig.1-3SixclassicalPOMstructures1.4多金屬氧酸鹽在光催化分解水產(chǎn)氫的應(yīng)用多金屬氧酸鹽是一類具有確定結(jié)構(gòu)的多金屬氧簇，其組成、電荷和結(jié)構(gòu)都可以調(diào)節(jié)。在光催化反應(yīng)中，它們可以進(jìn)行快速的、可逆的、逐步的多電子轉(zhuǎn)移，而不改變其結(jié)構(gòu)。近年來(lái)，多酸作為光催化劑在光催化分解水制氫反應(yīng)中得到了廣泛的應(yīng)用。多酸具有與金屬氧化物半導(dǎo)體相似的能帶結(jié)構(gòu)，并且具有合適的禁帶寬度(禁帶寬度約為3.1~4.6eV)，從而成為優(yōu)良的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體光催化材料(如圖1-4)[17-18]。迄今為止，多酸直接作為光催化劑的例子還很少，這是因?yàn)槎嗨嶙鳛橐环N寬帶隙的材料在光催化分解水實(shí)驗(yàn)中需要強(qiáng)紫外光的激發(fā)以及貴金屬助催化劑協(xié)同催化才能實(shí)現(xiàn)高性能的光解水產(chǎn)氫。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]關(guān)于利用太陽(yáng)能光解水制氫的研究[J]. 金振聲,李慶霖.  化學(xué)進(jìn)展. 1992(01)

博士論文
[1]過(guò)渡金屬—?jiǎng)傂?柔性有機(jī)胺基團(tuán)修飾的經(jīng)典多金屬氧簇的組裝化學(xué)[D]. 田愛(ài)香.東北師范大學(xué) 2009

碩士論文
[1]銅-氮唑修飾Keggin型多酸材料的制備及其光催化制氫性能[D]. 沈清波.哈爾濱理工大學(xué) 2019
[2]d/f金屬—有機(jī)胺修飾的多酸材料的制備與光/電催化性質(zhì)[D]. 王默.哈爾濱理工大學(xué) 2017
[3]多酸/硫化鎘復(fù)合光催化劑的制備及其產(chǎn)氫活性研究[D]. 劉苗苗.東北師范大學(xué) 2015
[4]多金屬氧酸鹽可見(jiàn)光催化產(chǎn)氫活性的研究[D]. 王真理.東北師范大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3088763