钴的配合物和磷化物合成及光催化还原二氧化碳研究

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1、分类号密级UDC编号硕士研究生学位论文论文题目：钴的配合物和磷化物合成及光催化还原二氧化碳研究英文题目：SynthesisofcobaltcomplexesandphosphidesandstudyonphotocatalyticCO2reduction学院化学化工学院专业名称无机化学研究方向光催化还原二氧化碳研究生姓名莫江学号1523110015导师姓名傅文甫职称教授2018年6月1日独创性声明在导师指导下本人声明所呈交的学位论文是我个人￥我所知，除文中已经标行的研究工作及取得的研究成果。尽个人或集体已经发明引用

2、的内容外，本论文不包含任何其他出贡献的个人和集表或撰写过的研究成果。对本文的研究做识到本尸明的体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意法律结果由本人承担？学位论文作者签名：隻ＶＩ謂年（月１曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定：学，即校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权云南师范大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索．可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学

3、位论文作者签名Ｉ指导教师签名：对名年《月日ｗ年Ｉ月Ｉ曰ＩＩ摘要摘要能源短缺、环境污染和气候变暖是困扰人类的重大问题。目前备受关注的光催化还原CO2既能改善生态环境、又能将其碳循环利用，还原成为CO，HCOOH，HCHO，CH3OH，CH4等碳产物。因而，探索催化效率高、稳定的催化剂成为解决这一问题的关键。基于选择廉价金属理念，本论文选择了廉价金属钴，分别从两个方面着手研究，一是以商业化的配体进行修饰与钴离子反应形成配合物，探究其光催化还原二氧化碳的性质；然而，配合物分子催化剂在催化反应过程中易分解。针对这一问题，我

4、们合成了Co-Co2P纳米粒子负载在氮、磷掺杂碳层上的催化材料，探究了材料对于光催化还原二氧化碳的效果，在催化效率上取得了大的进展。所取得的研究结果如下：(1)以三吡啶胺（TPA）为前驱体，分别在TPA中吡啶环氮原子的邻位引入一个或者二个氰基作为官能团。常温条件下，在与CoCl2·6H2O反应过程中，带氰基的配体与甲醇反应生成醚键，亚胺氮与中心金属钴配位。通过X射线单晶衍射分析，质谱、红外等进行了表征。对三个配合物光催化还原二氧化碳的性质研究发现，亚胺氮与中心金属钴配位的催化剂催化效果最好，TON值为30，CO选择性为66%。(2

5、)将原位产生的Co和Co2P纳米粒子负载在N，P掺杂的碳纳米片上，并通过XRD，TEM，HRTEM，XPS，ICP等对合成的材料进行表征。该材料具有较大的表面积，具有大量的介孔。在可见光照下，含有Ru(II)配合物光敏剂和该催化剂的体系呈现出较高的催化CO2还原活性。通过对不同催化剂，水和三乙醇胺量比的调控，以及不同溶剂的选择等进行催化效率探索，找到了最佳的光催化还原CO反应条件，前3小时CO的平均产率高达~35000μmolh-1g-1，选择２性达到79.1%。在整个光催化还原CO2过程中Co纳米粒子起主要催化作用。通过六次循环

6、实验后，其活性保持最初的96%，并对循环前后的催化剂进行XRD对比，证明Co-Co2P@NPC材料具有很高的催化活性，同时具有很好的稳定性。关键词：钴（II）配合物；钴(0)及其磷化物；光催化；CO2还原；CO产物I目录AbstractEnergyshortage,environmentpollutionandclimatewarmingaremajorproblemsthatperplexhumanbeings,therefore,tosolvetwinproblemsofglobalwarmingandtheenergycri

7、sishasattractedconsideringwideattention.PhotocatalyticreductionofCO2toproducehighvalue-addedfuelsaswellasindustrialchemicalslikeCO,CH4,HCOOH,andothermicromolecularorganicsoffersapackagesolutiontoaddressboththeincreasingenergyrequirementsandclimatechange.However,CO2isc

8、hemicallyinert,soconvertingitintofuelsandchemicalsrequiresconsiderableenergyandsuitablecatalysts.Thismaster’sthesispaperstud