论文部分内容阅读
利用可见光催化分解水制氢对于解决当下日益严峻的能源问题和环境问题具有十分重要的意义。可见光催化分解水制氢,即利用光催化体系使得水分解产生氢气,从而获得氢能。光催化体系由光敏剂、催化剂和牺牲剂三部分组成:光敏剂在吸收了光能后,会诱导电子转移;在催化剂的作用下,质子得到转移的电子,从而被还原成氢气;牺牲剂的作用是不断地提供电子,使得氢原子能持续被还原成氢气。在光催化体系中,由于光敏剂对催化效率的影响较大,因此结构更稳定、活性更高的光敏剂是利用可见光催化分解水制氢的关键。目前,在光敏剂的研究开发中,具有结构通式为[Ir(C∧N)2(N∧N)]+的离子型铱(Ⅲ)配合物被认为是最为成功的光敏剂之一。 本文设计并合成了两类共7个离子型配合物,其结构由基于三苯胺和咔唑的配体(C∧N)以及含有羧基的联吡啶(N∧N)辅助配体构成。配合物的结构经过1H NMR、MALDI-TOF等手段确认结构,并利用紫外-可见光光谱(UV-Vis Spectra)、发射光谱(Photoluminescence)、循环伏安法(Cyclic Voltammetry)等方法研究了该化合物的光学和电学性质。然后,以镀铂的纳米二氧化钛为催化剂,维生素C为牺牲剂,在pH=4的水溶液中,以470nm光照射催化产氢。取得了较好的光催化效果,其中基于光敏剂的TON值最大达到了9328,表观量子效率达到了4.6%,最低TON值也达到了1008,表观量子效率有0.6%。 本文主要分为如下两个部分: 第一部分:设计并合成了两类分别基于三苯胺和咔唑的四个配合物,通过对比两类配合物的紫外-可见光吸收能力和催化活性,发现基于三苯胺结构的光敏剂效果优于基于咔唑的效果。 第二部分:设计并合成了三个基于三苯胺的离子型铱(Ⅲ)配合物,在C∧N配体上分别引入强吸电子基团(三氟甲基)和大共轭体系的异喹啉结构。研究了配合物结构对光催化性能的影响。