导　　师： 刘海洋; 钟锡豪

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 工业发展中化石燃料的使用让环境污染问题日益加重,人们发现清洁能源作为替代品乃大势所趋。氢气因其可再生、无污染、热值大、便于储存和运输等优点吸引了人们的眼球,开始逐步接替化石燃料在工业化生产中的地位,在氢气的需求量增多的情况下,电解水是一种很有效的获取氢气技术,而催化剂的使用能减少生产过程中电能的消耗。本论文依此设计出两类用于催化电解水产氢的催化剂并测试它们的性能:在室温下分别通过“一锅两步法”与“一锅法”合成了5,10,15-三（五氟苯基）咔咯（TPFC）与5,10,15,20-四（五氟苯基）卟啉（TPFP）,并相应得到它们的铁配合物,通过紫外-可见光谱、高分辨质谱和核磁共振波谱进行它们的结构表征。通过电化学测试,在有机相中,以醋酸为质子源,过电势为942 mV vs SHE（Standard hydrogen electrode）时,铁咔咯Fe（TPFC）Cl的转换频率（Turnover frequency,简称TOF）为19.79 h-1,而铁卟啉Fe（TPFP）Cl的TOF值为14.36 h-1;在水相中,以水为质子源,过电势为838 mV vs SHE时Fe（TPFC）Cl和Fe（TPFP）Cl的TOF值都显著增大,分别为274.2、233.1 h-1,法拉第效率分别达到96%、93%。通过连续电解72小时,两种配合物都未发生分解,稳定性良好。结合之前的报道,推测出Fe（TPFC）Cl和Fe（TPFP）Cl电催化产氢的反应过程有所不同:（1）Fe（TPFC）Cl先得到两个电子再质子化形成Fe（Ⅲ）-H中间体,然后两个Fe（Ⅲ）-H发生双分子均裂释放出氢气;（2）Fe（TPFP）Cl在得到三个电子后形成Fe（0）中间体,质子化后形成Fe（Ⅱ）-H金属氢化物,在发生电子还原反应后得到的Fe（Ⅰ）-H中间体再与质子相结合,异裂后释放出氢气。更多还原

关 键 词： 铁金属配合物 咔咯 [3690613]卟啉 [259764]电催化 [8939493]产氢

分 类 号： [O643.36;TQ116.2]

领　　域： [] []