六氨基三亚苯为配体的金属有机骨架材料光电催化还原二氧化碳

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近几年,全球经济的迅速发展,全球气候变暖已经成为国际社会的共识,有关CO2排放问题的研究也成为全球的学术研究焦点。尽管气候科学家和联合国等国际组织不断呼吁,要求人们削减CO2排放,但随着2020年以来自然灾害频繁出现,全球CO2排放量势必创下历史新高。未来全球自然可能面临着资源枯竭,现今能源生产已逐渐成为全球关注的一大问题。然而绿色植被的光合作用是大自然给我们的重要启示,利用阳光和电能将CO2转化为增值燃料或化学产品是目前最吸引人的一个过程。为了实现这一目标,人们付出了大量的努力,开发了包括光敏半导体、金属配合物、碳氮化物等在内的高效多相均相催化剂。金属有机骨架材料(MOFs)是一种新型材料,催化系统中CO2还原可以通过配体或金属节点引发。本论文中我们合成了以六氨基三亚苯为配体的MOFs材料,通过改变材料的形貌和比表面积,增加CO2的初始反应浓度,进而实现高效光电催化还原CO2,主要开展了以下工作:一、对于有机配体苯盘状的衍生物-六氨基三亚苯(HATP),我们通过三步合成方法,得到了平均直径为0.75μm的球形结构的材料,通过紫外可见吸收光谱显示该配体在400700 nm可见光范围内有吸收。二、金属节点我们选取了Sb和Cu。Sb与氨基有较强的电子效应,通过水热法调控得到片层结构的以HATP为配体的Sb-MOF材料,该材料对CO2具有高吸附性能,CO2吸附量为1.24 nmol?cm-2。不但保存了配体良好的光响应,而且相比于有机配体HATP在可见光上有更强的吸收,禁带宽度为2.53 eV,在光电催化6 h甲醇产量为55.36μmol?L-1?cm-2。三、通过水热法合成了具有堆叠蜂窝网格结构的Cu-MOF材料,该催化剂有较好的电催化性能,当电压处于-0.7 V时,在电催化6 h甲醇产量可达到59.2μmol?L-1?cm-2
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