MOFs材料在光解水制氢领域的应用

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shijingthink
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
金属有机框架材料是一类由有机配体与金属中心通过自组装形成的具有可调节孔径的新型材料,通常具有比表面积大、结构功能多样等方面的特点,被广泛用于吸附分离和催化传感等领域。这种材料作为催化剂使用时,能够同时结合小分子均相催化剂和半导体材料异相催化剂的优势,即在保证可回收利用的同时还易于对其结构进行调控,是一种理想的催化制氢材料。  基于NiS活性位点在光催化制氢领域的优秀表现,本论文将其构筑到MOFs材料的节点中,制备了一系列含有NiS活性位点的MOFs材料,并对它们的光催化制氢性能和催化机理展开了深入的研究。研究从以下三方面展开。  (1)利用NiCl2·6H2O、2-巯基嘧啶和KOH按照1∶2∶2的摩尔比在水热条件下制备得到二维的[Ni2(PymS)4]n(1)材料,并通过对反应温度和反应时间的调节得到了一系列尺寸不同的绿色树叶状晶体。研究了溶液的pH值、光敏剂浓度、催化剂用量和牺牲剂用量以及催化剂的尺寸对光催化性能的影响,并结合稳态荧光猝灭实验和电化学实验推测了氧化方向的光催化制氢机理。同时,太阳光能够直接驱动反应的进行。  (2)利用NiCl2·6H2O、2-巯基烟酸和KOH按照1∶2∶2的摩尔比在水热条件下制备得到二维的簇基[Ni9(mna)10(H2O)10]·(H2O)11(2)材料,研究了溶液的pH值、光敏剂浓度、催化剂用量和牺牲剂用量对光催化制氢性能的影响,并发现该体系没有惰性气体保护时也能够直接通过太阳光照射催化水分解制氢。该催化剂在空气中进行光催化制氢反应后也能够保持很好的稳定性。空气条件下的循环伏安图和惰性气体保护下的循环伏安图几乎没有区别。最后通过原位顺磁共振光谱捕捉到反应过程中的活性自由基,证实了还原方向的光催化分解水制氢机理。  (3)利用NiCl2·6H2O、PrCl3、6-巯基烟酸和KOH按照1∶1∶2∶2的摩尔比在水热条件下制备得到了三维的[Ni3Pr2(6-mna)6(H2O)4]·(H2O)6(3)材料,研究了在有氧条件下溶液的pH值、光敏剂浓度、催化剂用量和牺牲剂用量对光催化制氢性能的影响。该有氧条件的光催化分解水产氢过程也能够直接在太阳光照射下进行。结合原位顺磁共振光谱和紫外可见吸收光谱以及荧光猝灭实验提出有氧条件下的光催化机理和氧气抑制机理。氧气对光催化产氢性能的负面影响主要体现在抑制荧光素半醌自由基的形成和消耗光电子进行氧气还原反应两方面。
其他文献
期刊
期刊
钢琴在从巴洛克时期到古典主义时期再到浪漫主义时期,无论是钢琴自身内部的结构构造、演奏钢琴的技法、钢琴作曲的技术、演奏家本身还是钢琴的作用都发生了很大的变化.浪漫主
期刊
本文首先介绍了锂离子电池诞生以来的发展过程,简述了与锂离子电池性能密切相关的负极材料和正极材料的发展过程,简单介绍了锂离子电池正极材料的表征和测试方法。详细介绍了
期刊
期刊
期刊
本文采用单因素实验系统研究了部分结晶磷酸钙(PCCP)和磷酸氢钙(DCPA)两种原料粒度对磷酸钙骨水泥各种性能的影响,综合考虑骨水泥的各种性能,提出最佳的原料粒度组合。 在
随着绿色能源时代的到来,发展低成本、长循环寿命、高安全性的电能存储体系对智能电网、电动汽车具有非常重要的意义。为满足电动汽车行驶里程的要求,中国科学院在2013年底部署