非貴金屬鈷配合物的制備及催化水分解性質(zhì)研究.pdf

1、目前能源短缺已成為影響世界各國(guó)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(dāng)前能源危機(jī)的重要途徑之一。利用電能和太陽(yáng)能制氫是兩種非常有效的途徑，電解水可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制氫;而太陽(yáng)能由于具有取之不竭、潔凈無污染等特點(diǎn)，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(chǔ)量、高成本等缺點(diǎn)，大大限制了其大規(guī)模生產(chǎn)，故急需尋找高效、廉價(jià)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(chǔ)量、低成本等優(yōu)點(diǎn)，由非貴金屬制備的電催化劑或光催化劑受到極大地關(guān)注。通過制備合成不同形貌和結(jié)構(gòu)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(qū)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(shí)驗(yàn)中，將Co-salen作為助催化劑與半導(dǎo)體CdS納米棒結(jié)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(jié)合使用，同樣表現(xiàn)出較好的光催化水還原制氫的性質(zhì)。
　　催化水氧化產(chǎn)氧是水分解制氫中的重要步驟，是一個(gè)涉及四電子轉(zhuǎn)移的過程，實(shí)現(xiàn)水氧化通常需要較大的過電勢(shì)，導(dǎo)致水分解過程較難進(jìn)行，高效催化劑則可大大降低水氧化產(chǎn)氧的過電勢(shì)。以Co-salen配合物作為前驅(qū)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(diǎn)，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(duì)催化劑納米顆粒進(jìn)行了表征。催化結(jié)果顯示通過配合物沉積的納米顆粒，性質(zhì)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(dá)到90％以上。
　　將Co-salen配合物作為助催化劑，與CdS納米棒結(jié)合構(gòu)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(dá)到106μmol