基于钴的金属有机超分子构筑及在光解水制氢中的应用

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1、专业学位硕士学位论文基于钴的金属有机超分子构筑及在光解水制氢中的应用Assemblyofmetalorganicsupramolecularstructuresbasedoncobaltandtheirapplicationinhydrogenevolutionthroughthephotocatalyticwatersplitting作者姓名：学号：指导教师：完成日期：312070072014．05．06大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明ⅢrlrlllFIiiIIJllllllllllllllFIiiiJdlllllrrll

2、ilrY2593185作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：薹孟链鱼童孟查趑差生垫益垒鱼趋。缸熬截氩幽作者签名：盈妞日期：堑l生年—L月上L日大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要随着能源危机日益加重，人们开始开发新的能源来代替传统的化石燃料。氢能具有热值高、燃烧产物无等众多优点，被公认

3、为石化燃料的最佳替代品，应用前景广泛。在此背景下，如何利用太阳能光解水制取优良的氢能成为大家研究的热点，20世纪70年代日本科学家首次以单晶硅作为催化剂，成功利用太阳能光解水放出氢气，由此拉开了光催化制氢的序幕。光催化制氢主要包括均相和非均相两大体系，其中均相光催化制氢凭借催化条件缓和、效率高而备受关注。均相光催化体系主要由质子催化剂、光敏剂、电子牺牲体三部分组成，质子催化剂主要起到降低反应能垒、催化质子还原放氢等重要作用，是整个催化体系的核心部分，设计出稳定高效的质子催化剂是均相光催化放氢反应能否成功的关键因素。氢化酶是普遍存在于细菌等生物体内的一种放氢酶，它能够起到催化氢质子还原放出氢

4、气的作用。在仿生科学高度发展的今天，科学家们将模拟氢化酶和光催化制氢完美的结合起来。在成功的从生物体内提取出氢化酶之后，通过对其晶体结构分析和催化机理研究之后，成功合成了一系列催化酶模拟物。主要包括Fe．Fe为催化中心的模拟酶、Fe．Ni为催化中心的模拟酶、以及Co等过渡金属为催化中心的模拟酶。它们在合适的均相催化体系中均可以放出氢气，该催化体系不但催化效率高，而且彻底的摆脱了对贵金属催化剂的依赖。本文以Co为催化中心的模拟酶为基础，利用分子自组装技术分别合成单核、双核、三核的金属．有机超分子配合物的氢化酶模拟物作为质子催化剂。我们以钴的配合物为质子催化剂、荧光素为光敏剂、三乙胺为电子牺牲

5、体组成均相光催化制氢体系在甲醇与水1：1的溶剂中实现了无贵金属体系的光催化制氢，其中在以双螺旋为催化剂的催化体系放氢TON值达到2950，有效催化时间为20小时，此催化体系有着潜在的应用前景。关键词：光催化制氢；氢化酶模拟物；金属有机超分子基于钴的金属有机超分子构筑及在光解水制氢中的应用AssemblyofmetalorganicsupramolecularstructuresbasedoncobaltandtheirapplicationinhydrogenevolutionthroughthephotocatalyticwatersplicingAbstractWiththeconst

6、antlyincreasingofenergycrisis，Moreandmorepeoplebegintofindnewenergytoreplacetraditionalfossilfuel．Asanewfuel，hydrogenhasalotofsuperiorities，suchashighcalorificvalue，lesspollution，easystorageandSOon，Inmodemsoceity，thephotolysisofhydrogenisbecomingahotissue．In1970s，Japanesescientistssuccessfullygett

7、hehydrogenfromthephotolysissystem．Thenmoreandmorepeoplecommittedthiscause，Photocatalyticproductionofhydrogenismainlydividedintohomogeneousandheterogeneousmethods．Thehomogeneousonewiththeadvantageofeasereactioncon