导　　师： 周小平;李丹

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 汕头大学

摘　　要： 利用太阳能分解水，实现能源的转换和利用的人工光合作用是解决全球环境和发展问题的关键。水氧化被认为是光催化水分解的关键，但是与光催化水分解产生H2相比，它在热力学上更加难以进行。金属氧簇因其催化水氧化的优良性能而越来越受到人们的重视。在本文中，研究了两类的稳定高效的复合光催化水氧化材料，它们是通过将金属氧簇(n-Bu4N)3[Mn4V4O17(OAc)3]x3H2O(命名为Mn4V4)负载于共价有机框架(COFs)或一个金属有机框架(MOF)上得到的。　　首先，一种新型的共价有机骨架(COF-1)被制备，该材料可能具有常见的二维正六边形蜂窝结构。COF-1对N2具有较好的吸附能力(326cm3g-1，77K，P/P0=0.99)，且具有良好的热稳定性和化学稳定性。通过将金属氧化物簇Mn4V4负载到COF-1上，得到了一种新的复合催化材料(命名为COF-1-Mn4V4)，约有0.0273μmol/mgMn4V4被封装进COF-1-Mn4V4。COF-1-Mn4V4克服了Mn4V4聚合失活的缺陷，保持了它的催化活性和循环稳定性。在光敏剂[Ru(bpy)3]Cl2(bpy=2,2’-联吡啶)及牺牲剂Na2S2O8存在的条件下，该异相催化材料的可见光(λ=475nm,10W)催化水氧化反应的转化数(TON)可以高达1180。此外，我们还将Mn4V4负载于稳定的金属有机框架材料MIL-101中，得到了新的复合催化材料(命名为MIL-101-Mn4V4)。通过改变复合材料中Mn4V4的负载量、反应溶剂及催化反应的pH，光催化水氧化反应的TON可高达167，产氧量可高达20.97mmol/g-1h-1。负载不同量的Mn4V4可以调节光催化水氧化反应的效率。与其他基于MIL-101的水氧化催化材料相比，MIL-101-Mn4V4材料具有最好的产氧能力。我们成功制备了用于光催化水氧化的COF-1-Mn4V4和MIL-101-Mn4V4，为设计高效的光催化水氧化材料提供了一种新的可行策略。

关 键 词： 光催化活性 共价有机框架 金属氧簇 水氧化材料 热稳定性

领　　域： [] []