氫能,具有清潔無污染和高效燃燒值等優(yōu)點,被當今人類認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今最溫和最節(jié)能的方法。在光催化分解水制氫的過程中,光催化劑是決定制氫效率和成本的關鍵因素。多金屬氧酸鹽（簡稱多酸）是一種由前過渡金屬形成的無機金屬氧簇,具有與無機金屬氧化物半導體相似的電子和光響應特性,并且可以進行快速、可逆的多電子轉移而不改變其結構的性質。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氫性質較弱,因而為增加此類催化劑的可見光吸收能力,往往需要向催化體系內引入協(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氫的廣泛應用。為了解決傳統(tǒng)多酸光催化劑吸光范圍窄的問題,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:通過采用過渡金屬和有機配體組成的配合物對多酸進行修飾,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... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學黑龍江省

【文章頁數】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

000-2018年中國能源消費變化情況與2019-2025年預測

哈爾濱理工大學工學碩士學位論文-3-勢，一般采用具有較低電勢的貴金屬。其次半導體光催化反應中產生的光生空穴-電子對極容易復合，這在太陽能的人工轉化的過程中是難以避免的，光生空穴-電子對的復合分為體相內的復合以及半導體表面的復合，當催化劑的粒徑足夠小的時候，體相內的復合可以忽略，只需要考慮半導體的表面復合[13]。有效的控制光生電子-空穴的復合率是提高光催化分解水產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)，簡稱為多酸。從1826年開始，多酸經歷了100多年的研究歷史，是催化化學和藥物化學等領域的重要研究對象。多酸是由多個金屬含氧酸根離子經過脫水縮合而形成的金屬氧簇化合物，根據是否含有雜原子分為同多酸和雜多酸，同多酸是由多個同種含氧酸根離子縮合形成的，而雜多酸是由多個不同種含氧酸根縮合而成。多酸結構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渡金屬，部分的第二第三系列過渡金屬元素等。多酸包含著6種常見的經典結構，分別是Keggin、Dawson、Silverton、Lindqvist、Anderson和Waugh結構(如圖1-3)。雖然多酸研究領域具有悠久的歷史，但在當今多酸還是科研領域的常青樹，近些年來有多種新型多

哈爾濱理工大學工學碩士學位論文-4-酸和通過多酸拓展的多元化合物多有報道[14-16]。圖1-3六種經典多酸結構Fig.1-3SixclassicalPOMstructures1.4多金屬氧酸鹽在光催化分解水產氫的應用多金屬氧酸鹽是一類具有確定結構的多金屬氧簇，其組成、電荷和結構都可以調節(jié)。在光催化反應中，它們可以進行快速的、可逆的、逐步的多電子轉移，而不改變其結構。近年來，多酸作為光催化劑在光催化分解水制氫反應中得到了廣泛的應用。多酸具有與金屬氧化物半導體相似的能帶結構，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)良的無機半導體光催化材料(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，這是因為多酸作為一種寬帶隙的材料在光催化分解水實驗中需要強紫外光的激發(fā)以及貴金屬助催化劑協(xié)同催化才能實現高性能的光解水產氫。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]關于利用太陽能光解水制氫的研究[J]. 金振聲,李慶霖.  化學進展. 1992(01)

博士論文
[1]過渡金屬—剛性/柔性有機胺基團修飾的經典多金屬氧簇的組裝化學[D]. 田愛香.東北師范大學 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 2019
[2]d/f金屬—有機胺修飾的多酸材料的制備與光/電催化性質[D]. 王默.哈爾濱理工大學 2017
[3]多酸/硫化鎘復合光催化劑的制備及其產氫活性研究[D]. 劉苗苗.東北師范大學 2015
[4]多金屬氧酸鹽可見光催化產氫活性的研究[D]. 王真理.東北師范大學 2012



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