CdTe量子點(diǎn)與鐵、鈷配合物自組裝體系的光致產(chǎn)氫性能研究.pdf

1、利用太陽(yáng)能光解水制氫是解決人類社會(huì)面臨的能源危機(jī)和二氧化碳過(guò)量釋放造成溫室效應(yīng)問(wèn)題的理想途徑。研究發(fā)展高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)適用的光催化產(chǎn)氫體系是實(shí)現(xiàn)從化石能源向氫能轉(zhuǎn)變必須解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題之一。研究表明，均相體系分子催化劑與無(wú)機(jī)光敏材料結(jié)合是一種構(gòu)建高效、穩(wěn)定的光催化產(chǎn)氫體系的行之有效的方法。
　　本文采用含有N2S2四齒配體的[(bme-dach)M(NO)](M=Fe、Co;H2bme-dach=N,N'-二(2-巰基乙基)-1

2、，4-二氮環(huán)庚烷）單核配合物和相應(yīng)的二聚配合物[(bme-dach)M]2作為催化劑，選取可見(jiàn)光吸收范圍寬、光穩(wěn)定性好、并且導(dǎo)帶能級(jí)較高的水溶性TGA-CdTe(TGA為巰基乙酸)量子點(diǎn)作為光敏劑，抗壞血酸為電子犧牲劑，構(gòu)建了兩種分子催化劑與量子點(diǎn)光敏材料雜合的光致產(chǎn)氫體系。其中，單核配合物[(bme-dach)M(NO)]分子中N2S2配體上的兩個(gè)硫原子能與水溶性TGA-CdTe量子點(diǎn)表面的Cd2+離子配位，形成自組裝體系;而二聚配合

3、物[(bme-danch)M]2分子中的硫原子已達(dá)到配位飽和而無(wú)法與量子點(diǎn)發(fā)生相互作用。利用紫外、紅外和ICP測(cè)試方法對(duì)分離得到的TGA-CdTe/[(bme-dach)M(NO)]自組裝體系進(jìn)行了表征，同時(shí)利用熒光發(fā)射光譜對(duì)原位反應(yīng)生成的TGA-CdTe/[(bme-dach)M(NO)]自組裝體系進(jìn)行了研究。根據(jù)熒光發(fā)射光譜，采用兩種熒光猝滅模型公式，研究了量子點(diǎn)和催化劑[(bme-dach)M(NO)]之間的熒光猝滅方式。擬合數(shù)據(jù)

4、顯示，二聚配合物[(bme-danch)M]2對(duì)于量子點(diǎn)熒光發(fā)射的猝滅方式以動(dòng)態(tài)猝滅為主，而單核配合物[(bme-dach)M(NO)]通過(guò)與TGA-CdTe量子點(diǎn)配位結(jié)合的方式，發(fā)生靜態(tài)熒光猝滅。通過(guò)公式擬合計(jì)算得到TGA-CdTe量子點(diǎn)導(dǎo)帶電子向催化劑的轉(zhuǎn)移速率常數(shù)。在優(yōu)化的反應(yīng)條件下，基于鈷配合物的TGA-CdTe/[(bme-dach)Co(NO)]自組裝體系在水溶液中可見(jiàn)光照射產(chǎn)氫壽命大于70小時(shí)，相對(duì)于催化劑的產(chǎn)氫轉(zhuǎn)化數(shù)(T

5、ON)達(dá)到23007，初始10小時(shí)的催化產(chǎn)氫轉(zhuǎn)化速率(TOF)達(dá)到700 h-1。該體系在400 nm單色光照射下得到的光量子效率為5.32％。相同反應(yīng)條件下對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，含有TGA-CdTe量子點(diǎn)和二聚配合物[(bme-dach)Co]2的均相體系，光致催化產(chǎn)氫壽命約為20小時(shí)，產(chǎn)氫TON僅為3600，體系的光量子效率為1.49％。類似的鐵配合物的催化產(chǎn)氫性能遠(yuǎn)不及鈷配合物，在優(yōu)化的反應(yīng)條件下，TGA-CdTe/[(bme-dach)