邻菲罗啉Fe配合物均相光催化还原CO2生成CO性能研究

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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(中文)：邻菲罗啉Fe配合物均相光催化还原CO2生成CO性能研究论文题目(英文)：ResearchonPropertiesofHomogeneousPhotocatalyticReductionofCO2toCObyPhenanthreneFeComplexes学院化学化工学院专业名称无机化学研究方向太阳能光化学能量转换研究生姓名米程学号1523110017导师姓名傅文甫职称教授2018年6月1日独创性角明本人声明所呈交的学位论文足我个人在导衧指泮

2、下进行的研究工作及取帒的研究成尽我所知．除文中已经标明引用的内容外＊本沦女不包含任何苒他个人或柒体已经发去或铟写过的研究成粜．对本文的研究做出贞献的个人和霣体，均ｅ在文屮以明确方式标明．本人宪伞＊识到本角明的法律结果由本人承担Ｉ学位论文作者签名ｔ年月曰／／学位论女》权使用》权书本学位论＊作者完全ｒ解学校有关保留，使用学位论文的嫌定，取＊学校有权保留并向ＵＩ］安有关部门或机构送交论文的ｓ印件和电子眯，允讲论文被杏阅和悄阅￥本人授权云由师？大学可以将本

3、学位论文的全郎戏部分内容编入有关Ｓ据库进行柃？＊可以采用彩印＊绾印戏扫描等宭制手段保存和汇Ｗ本学位论文．学位论＊作老签名？指导教》签名；＾２？必年“曰／ｇ丨摘要摘要光催化CO2还原成CO、CH4和烃类衍生物的催化转化体系既可以缓解温室效应，又可以高效的实现人工碳循环，具有重要的研究意义。光催化还原CO2可利用太阳光作为能量输入，是最清洁的CO2转化方式。但CO2分子是直线型非极性分子，键能大不易被活化，在热力学上能垒很高，该课题的研究仍具有很大的挑战性。利用过渡金属配合物分

4、子催化剂均相催化还原CO2是研究的方向之一，这种催化剂被广泛应用于光催化和电催化体系，已有报道，但还有大量问题需要解决。1)、催化过程中涉及各组分之间电子转移的机理不是很清楚。2)、大量贵金属配合物催化剂的使用使得成本居高不下，所以开发以地球丰储的过度金属配合物作为催化剂以降低成本，与此同时，提高催化效率和选择性也是目前研究的重要问题之一。针对上述问题，本文设计合成了4个基于Fe配合物的均相催化剂，研究了它们的光催化还原CO2性能，并讨论了反应机理。取得结果如下：1、邻菲罗啉铁(Ⅱ)配合物光催化还

5、原CO2性能研究以邻菲罗啉为配体，与Fe2+配位生成邻菲罗啉-Fe配合物，经元素分析、核磁共振氢谱、高分辨质谱确定了结构，以三联吡啶钌为光敏剂，经过对溶剂-牺牲剂组分及比例、催化剂浓度、光敏剂浓度、光照时间的优化，实现了在以DMF-三乙醇胺(TEOA)中，白光LED光照2h下，催化转化数TON=19367，催化转化速率TOF=3.07s-1，产物CO选择性90%。接着利用紫外可见吸收光谱、循环伏安扫描、光敏剂发光猝灭、动态光散射讨论了反应机理，提出了反应中需提供空配位点的假设，并设计合成含有易离去

6、乙醇分子配位的邻菲罗啉-Fe配合物，在相同条件下测试光催化活性，发现光催化大幅提高，验证了提出的假设。催化过程中的高分辨质谱监测，捕捉到了在光照作用下配合物催化剂活化CO2的中间体加合物，证明了该催化剂可以高效催化还原CO2。2、多吡啶胺类铁(Ⅱ)配合物催化剂的制备与光催化还原CO2性能初探设计合成了3种多吡啶胺类配体，与Fe2+配位生成三种配合物，经元素分析、核磁共振氢谱、高分辨质谱确定了结构，按照与第二章相同的方法对3种均相催化剂的催化活性进行测试。结果发现以乙腈和TEOA混合物为溶剂时，反式

7、I摘要环己二胺为骨架的多吡啶胺Fe配合物具有好的催化活性，4h其催化转化数TON=206，其中前一小时的催化转化速率TOF=198h-1，CO选择性达到94%。但以脂肪链为骨架的多吡啶胺Fe配合物却没有催化活性，我们推测是因为反式环己二胺骨架特殊的空间构型使得在催化过程中发生部分配体交换，暴露出催化活性位点。关键词：Fe(II)配合物;均相光催化;CO2还原;产物COIIAbstractAbstractPhotocatalyticreductionofCO2toCO,CH4andhydrocarb

8、onderivativescannotonlymitigatethegreenhouseeffect,butalsorealizetheartificialcarboncycleefficiently,whichhasimportantscientificsignificanceandpracticalprospect.Precently,photocatalyticreductionofCO2usingsolarastheenergyinputisthemostcleanwayo