蔡曉琴，吳謙

(云南師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，云南 昆明 650500)

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多組分光催化產(chǎn)氫體系中光敏劑的研究進(jìn)展

蔡曉琴，吳謙

(云南師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，云南 昆明 650500)

本文介紹了多組分光催化產(chǎn)氫均相體系中兩類光敏劑(貴金屬吡啶配合物和氧雜蒽醌類有機(jī)染料)的研究進(jìn)展。

光催化產(chǎn)氫；貴金屬吡啶配合物；染料；光敏劑

20世紀(jì)70年代，光催化就已經(jīng)被一小部分的科學(xué)家所關(guān)注。而通過(guò)近五十年的發(fā)酵，越來(lái)越多的科研工作者投入到了光催化這一方面的研究。

經(jīng)典多組分光催化產(chǎn)氫均相體系主要包含有三個(gè)主要部分：光敏劑、催化劑、電子給體。光敏劑的作用是：吸收光子能量自身由基態(tài)躍遷到較高能級(jí)的激發(fā)態(tài)，然后將電子轉(zhuǎn)移到催化劑上，催化劑再將質(zhì)子還原成氫氣。

1 貴金屬吡啶配合物用作光催化產(chǎn)氫的光敏劑的研究進(jìn)展

Bernhard 等報(bào)道合成了聯(lián)吡啶配體Ir的一系列配合物[2]用作光敏劑，以TEOA或者TEA為電子犧牲劑，以[Co(bpy)3]Cl2、[Rh(bpy)2]3+等為催化劑的體系中，取得了非常好的產(chǎn)氫效果。

Che等[3]于2012年報(bào)道了多聯(lián)吡啶配體的Au(III)的配合物用作光敏劑，在Pt/電子中繼體存在的體系中光催化產(chǎn)氫，在4h氫氣的TON值為250。

2 氧雜蒽醌類有機(jī)染料用作光催化產(chǎn)氫的光敏劑的研究進(jìn)展

Ru、Ir等貴金屬價(jià)格昂貴，儲(chǔ)存量有限，就其經(jīng)濟(jì)效益來(lái)說(shuō)其限制了其在光催化產(chǎn)氫中的廣泛應(yīng)用。因此，氧雜蒽醌類有機(jī)染料光敏劑進(jìn)入了科學(xué)家的視野。

1985年,Shimidzu研究組[4]設(shè)計(jì)了以氧雜蒽醌類染料為光敏劑、鉑敏化的鈧半導(dǎo)體為催化劑、TEOA為犧牲劑的體系。2009年，Eisenberg研究組[5]設(shè)計(jì)了以氧雜蒽醌類染料作為光敏劑和鈷乙二胺配合物作為催化劑以及TEOA為犧牲體的均相光解水產(chǎn)氫體系。他們的工作是通過(guò)對(duì)氧雜蒽醌類染料結(jié)構(gòu)優(yōu)化,用硫或硒替換羅丹明染料環(huán)上的氧。實(shí)驗(yàn)表明,羅丹明染料環(huán)上分別為硫或硒時(shí)的氫氣的TON分別為1700和5500,光量子效率分別為12.2%和32.8%。2014年，付等[6]發(fā)表了以熒光素作為光敏劑，以FeCl3為催化劑、TEOA或TEA為犧牲劑的體系，氫氣的TON值可以達(dá)到14000。

3 結(jié)語(yǔ)

據(jù)2016年《能源展望》最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，當(dāng)今世界化石能源仍然是支撐全球發(fā)展的主要能源，而以現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的角度來(lái)看，化石原料的消費(fèi)與供應(yīng)顯然不是呈正比的，不是可持續(xù)的。如何開(kāi)發(fā)新能源并保持能源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等的可持續(xù)就是我們前沿科學(xué)研究的重中之重了。氫能是最清潔的能源，如何找到一類價(jià)格低廉、易合成、結(jié)構(gòu)多變、可見(jiàn)光吸收范圍寬、摩爾消光系數(shù)高、發(fā)光性質(zhì)好，激發(fā)態(tài)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)的光敏劑是光催化反應(yīng)的一大難題。

[1] Kalyanasundaram,K.;Kiwi,J.;Gr?tzel,M.Hydrogen Evolution from Water by Visible-light a Homogeneous Three Component Test System for Redox Catalysis”,Helv.Chim.Acta.,1978,61,2727-2730.

[2] Cline,E.D.;Adamson,S.E.;Bernhard,S.Homogeneous Catalytic System for Photoinduced Hydrogen Production Utilizing Iridium and Rhodium Complexes.Inorg Chem,2008,47,10378-10388.

[3] To,W.P.;Tong,G.S.;Lu,W.;Ma,C.;Liu,J.;Chow,A.L.;Che,C.M.,Luminescent Organogold(III)Complexes with Long-lived Triplet Excited States for Light-induced Oxidative C-H Bond Functionalization and Hydrogen Production.Angew.Chem.Int.Ed.,2012,51,2654-2657.

[4] Shimidzu,T.;lyoda,T.;Koide,Y.An Advanced Visible-light-induced Water Reduction with Dye-sensitized Semiconductor Powder Catalyst.J.Am.Chem.Soc.,1985,107,35-41.

[5] Lazarides,T.;McCormick,T.;Du,P.;et al.Eisenberg,R.Making Hydrogen from Water Using a Homogeneous System without Noble Metals.J.Am.Chem.Soc,2009,131,9192-9194.

[6] Wang C J,Cao S,Qin B,et al.Photoreduction of Iron(III)to Iron(0)Nanoparticles for Simultaneous Hydrogen Evolution in Aqueous Solution[J].ChemSusChem,2014,7(7):1924-1933.

蔡曉琴(1988-)，女，湖北人，云南師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，研究生，研究方向：太陽(yáng)能綠色化學(xué)。 吳謙(1991-)，女，云南人，云南師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，研究生，研究方向：太陽(yáng)能綠色化學(xué)。

O614.8

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1671-1602(2016)20-0027-01