本文選題：鈷配合物　切入點：三聯(lián)吡啶釕　出處：《大連理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：太陽能是一種可再生的清潔能源,通過各種方式將太陽能應(yīng)用于人類社會具有重要意義,其中利用太陽能光解水制氫是一種理想的利用途徑。由于氫氣具有很高的能量密度,被視為一種很有前景的化石燃料的替代品。在過去的十幾年中,多組分催化和光電化學(xué)池被廣泛研究,但產(chǎn)氫效率一直受到各種因素的限制。因此提高催化劑的光催化效率以及尋找高效的轉(zhuǎn)化途徑成為光解水催化產(chǎn)氫體系面臨的巨大挑戰(zhàn)。以此為背景,本論文以兩種催化產(chǎn)氫體系為基礎(chǔ),開展了相應(yīng)的研究工作：(1)以多吡啶鈷為催化劑的均相催化體系的研究；(2)以鉆肟分子催化劑與CdSe量子點的光陰極功能產(chǎn)氫器件的組裝。以非貴金屬鈷與多吡啶結(jié)合的配合物為催化劑,[Ru(bPy)3]2+為光敏劑,抗壞血酸為電子犧牲體構(gòu)建了均相催化體系,實現(xiàn)了純水相催化質(zhì)子還原產(chǎn)氫。通過催化體系的各種條件優(yōu)化,經(jīng)過11小時的光照實驗,催化劑1 [Co(tpen)](BF4)2{tpen= N',N',N2,N2-tetrakis(pyridinyl-2-methy1)ethane-1,2-diamine}、2 [Co(bztpen)](BF4)2{bztpen= N'-benzyl-N1,N2,N2-tris(pyridinyl-2-methyl)ethane-1,2-diamine}、3 [Co(dbzbpen)](BF4)2{ dbzbpen= N',N2-dibenzyl-N1,N2-bis(pyridinyl-2-methyl)ethane-1,2-diamine}的TON值分別達(dá)到639、2078、98,催化劑1和2的光量子效率分別達(dá)到0.48%和1.51%。經(jīng)過長時間的光照,催化體系出現(xiàn)明顯的失活現(xiàn)象,研究發(fā)現(xiàn),催化劑和光敏劑作為金屬有機(jī)配合物,均出現(xiàn)了明顯的分解而使體系失活。同時根據(jù)電化學(xué)實驗結(jié)果和相應(yīng)的文獻(xiàn),我們推測了該體系催化反應(yīng)產(chǎn)氫機(jī)理,三聯(lián)毗啶釕光敏劑激發(fā)態(tài)的淬滅途徑為還原淬滅。將鈷肟分子催化劑和巰基乙酸修飾的CdSe量子點光敏劑,通過化學(xué)鍵合的方式吸附到多孔p型NiO的表面,組成光陰極器件,能夠?qū)崿F(xiàn)光驅(qū)動催化質(zhì)子還原產(chǎn)氫。其中CdSe量子點通過SILAR (successive ionic layer adsorption and reaction)法和OIAR(one-pot in situ adsorption and reaction)法兩種方式敏化到NiO表面,而使用多孔NiO大大增加了電極的比表面積,提高了光敏劑和催化劑的吸附量。以3 W的LED藍(lán)光燈作為光源,在相對標(biāo)準(zhǔn)氫為0 V的電壓下、0.1 M pH 7的中性Na2SO4水溶液中,無論是采用SILAR法還是OIAR法制備的組裝器件的光電流密度都能夠達(dá)到100 μA cm-2以上,效率比文獻(xiàn)報道的基于NiO的光陰極提高了4-5倍。在穩(wěn)定性測試中,我們以O(shè)IAR法制備的器件為例,進(jìn)行了長時間的光照實驗,經(jīng)過1.5 h的光電解水實驗,光電流密度僅下降了6%左右,表明所制備的光陰極器件具有較好的穩(wěn)定性。
[Abstract]:Solar energy is a kind of renewable and clean energy. It is of great significance to apply solar energy to human society in various ways. Among them, photodissociation of solar energy to produce hydrogen is an ideal way, because hydrogen has a high energy density. As a promising alternative to fossil fuels, multicomponent catalysis and photoelectrochemical cells have been extensively studied in the past decade. However, the efficiency of hydrogen production has always been limited by various factors. Therefore, improving the photocatalytic efficiency of catalysts and finding efficient conversion pathways are the great challenges faced by hydrolysate catalytic hydrogen production system. This thesis is based on two catalytic hydrogen production systems. A study on the homogeneous catalytic system using cobalt polypyridine as catalyst was carried out. The assembly of photocathode functional hydrogen production devices using drilloxime molecular catalyst and CdSe quantum dots was carried out. Non-noble metal cobalt and polypyridine were used to combine with polypyridine. [Ru(bPy)3] 2 was used as Guang Min, The homogeneous catalytic system of ascorbic acid for electron sacrificial was constructed, and the pure water phase catalyst for proton and hydrogen production was realized. Through the optimization of various conditions of the catalytic system, after 11 hours of light experiment, Catalyst 1 [Cotpene] BF4N 2 {tpen2 = N2 Ntpenn 2 tetrakispyridinyl-2-methy1ethane-1ane-2-diamine} 2 [Cobztpen2] BF4tpen2 {bztpen2 = N- benzyl-N2N2N2trispyridinyl-2-methylethane-12-diamine} 3 [Codbzbpenyl] BF42 {dbzbpenyl = NNN2-dibenzyl-NN2-bispyridinyl-2-methylethanethan1e-diamine} the TON values of the catalyst reached 92079891, and the photocatalytic efficiency of the catalyst reached 0.48%, respectively. The catalyst and Guang Min were used as metal-organic complexes, which resulted in obvious decomposition and deactivation of the system. Based on the results of electrochemical experiments and the corresponding literature, we speculated the mechanism of hydrogen production in the catalytic reaction of the system. Reduction quenching is the way to quench the excited state of tripyridine ruthenium Guang Min. The cobalt oxime molecular catalyst and CdSe quantum dot Guang Min modified with thioglycolic acid are chemically bonded onto the surface of porous p-type NiO to form photocathode devices. CdSe quantum dots are sensitized to the NiO surface by means of SILAR succeeded ionic layer adsorption and reactionation method and OIAR(one-pot in situ adsorption and reactionation method, and the specific surface area of the electrode is greatly increased by using porous NiO. The adsorption capacity of Guang Min and catalyst was increased by using a 3W LED blue light lamp as a light source in a neutral Na2SO4 aqueous solution of 0.1 M pH 7 at a voltage of 0 V relative to standard hydrogen. The photocurrent density of the assembled devices prepared by either SILAR method or OIAR method can reach more than 100 渭 A cm-2, and the efficiency is 4-5 times higher than that of the photocathode based on NiO reported in the literature. In the stability test, we take the device fabricated by OIAR method as an example. The photocurrent density has been reduced by only about 6% after 1.5 h photoelectrolysis experiment, which shows that the photocathode device has good stability.
【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】：2015
【分類號】：TQ116.2

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：1625142