非貴金屬鈷配合物的制備及催化水分解性質研究.pdf

1、目前能源短缺已成為影響世界各國可持續(xù)發(fā)展的重要問題。氫能作為最重要的可再生清潔能源之一，其大規(guī)模的開發(fā)利用是解決當前能源危機的重要途徑之一。利用電能和太陽能制氫是兩種非常有效的途徑，電解水可以實現(xiàn)大規(guī)模制氫;而太陽能由于具有取之不竭、潔凈無污染等特點，將是未來新能源開發(fā)制備的主要來源。貴金屬催化劑用于催化水分解制氫展現(xiàn)出很高的活性和穩(wěn)定性，但貴金屬具有的低儲量、高成本等缺點，大大限制了其大規(guī)模生產(chǎn)，故急需尋找高效、廉價的催化水分解制氫的

2、催化劑取代傳統(tǒng)貴金屬催化劑。
　　近年來，因非貴金屬具有高儲量、低成本等優(yōu)點，由非貴金屬制備的電催化劑或光催化劑受到極大地關注。通過制備合成不同形貌和結構的催化劑改變催化活性，可以提高催化效率和催化穩(wěn)定性。本文主要以Co的金屬配合物為催化劑用于催化水分解:
　　(1) Co-salen配合物在電催化水分解中作為催化劑前驅體，沉積CoOx納米顆粒于工作電極氟摻雜氧化錫(FTO)上，表現(xiàn)出較高的催化水分解性能;
　　(2)

3、在光催化實驗中，將Co-salen作為助催化劑與半導體CdS納米棒結合，極大提高了光催化水分解制氫速率;
　　(3)Co-卟啉與CdS納米棒結合使用，同樣表現(xiàn)出較好的光催化水還原制氫的性質。
　　催化水氧化產(chǎn)氧是水分解制氫中的重要步驟，是一個涉及四電子轉移的過程，實現(xiàn)水氧化通常需要較大的過電勢，導致水分解過程較難進行，高效催化劑則可大大降低水氧化產(chǎn)氧的過電勢。以Co-salen配合物作為前驅體原位沉積CoOx催化劑，催化劑顆

4、粒較小可暴露大量催化活性位點，與電極表面緊密接觸有利于電子的傳輸，從而體現(xiàn)出較高的催化活性。此外，通過SEM、XPS、EDX等表征手段對催化劑納米顆粒進行了表征。催化結果顯示通過配合物沉積的納米顆粒，性質穩(wěn)定且活性高于鈷鹽制備的催化劑材料，水分解產(chǎn)氧的法拉第效率達到90％以上。
　　將Co-salen配合物作為助催化劑，與CdS納米棒結合構建了光催化制氫體系。在Na2S與Na2SO3犧牲劑的作用下，最大產(chǎn)氫速率可達到106μmol