一、研究背景
太阳能氢燃料是解决人类可持续发展日益增长能源需求的理想能源[1-5]。通常,太阳能氢燃料生产系统的核心是半导体或基于金属的分子。迄今为止,基于半导体的光催化氢气生产程序一直是主流,许多最先进的半导体(包括TiO2,CdS,g-C3N4等)已经被广泛研究了很长时间,但光催化氢气生产技术的发展仍然受到严重阻碍[5-10]。有限的可见光吸收能力或缓慢光生e- / h 的分离速率以及大量耗时是导致大多数半导体单独的太阳能-氢转换效率低的两个因素。
共轭聚合物是一种新兴的有机半导体类,主要用于有机光伏发电领域,最近发现它们可在可见光照射下从水中光催化生成H2[11-12]。例如,Pati等人报道了在一种基于聚合物的P点上初始析氢速率高达500.5mmol g-1h-1,并发现苯并噻二唑单元的N中心在光催化中起关键作用[13]。另外,Sprick和Yang等人也分别报道了具有平面结构的共轭聚合物和电子给体-受体设计策略的光催化H2产生[14-15]。共轭聚合物的化学结构,颜色,带隙和能带位置可以通过不同的原料和不同的聚合程序来常规地调整。B-BT-1,4-E是一种新型改性共轭聚苯并噻二唑聚合物,它是一种用于光催化H2生产的高效无贵金属的有机半导体催化剂,,但太阳能-氢气转换效率需要进一步提高[16]。 此前很少报道过用无机半导体制造用于光催化H2生产的Z-方案混合物。
在此,无机半导体(CdS)和共轭聚合物(B-BT-1,4-E,注明为BE)之间的能带工程有意用于基于其匹配的能带水平制造新型有机/无机混合光催化剂。通过原位光沉积法检测Pt负载位置,提出了一种直接用于增强e-/ h-分离的Z型机理,。同时,BE-CdS杂化物可以吸收400-700nm的宽Vis / NIR光区域,结合了BE和CdS的特征光吸收能力。最后,由于其广泛的光吸收和加速的e-/ h 分离,在双功能Z-方案BE-CdS混合光催化剂上观察到由水减少引起的非常高的可见光驱动的光催化H2生产活动。
本次研究使用改性共轭聚苯并噻二唑(B-BT-1,4-E,记为BE)薄片和CdS纳米棒制备的新型有机/无机杂化物。通过原位光沉积技术检测Pt的负载位置证明了内部Z型电子转移机理。探究Z型BE-CdS杂化体广泛的可见/近红外(Vis / NIR)光吸收区(400-700nm)和快速光生e-/ h 分离率。这项工作为开发高效太阳能水分解性能开辟了新的机遇。
二、实验方案
1、催化剂的制备
1.1合成BE
(1) Pd(0)催化Suzuki-Miyaura缩聚合成B-BT-1,4[17]
4,7-二溴苯并[c][1,2,5]噻二唑(BT)和1,4-苯二硼酸在p(0)催化下生成B-BT-1,4
以上是毕业论文文献综述,课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。