多組分光催化產氫體系中光敏劑的研究進展

蔡曉琴，吳謙

(云南師范大學化學化工學院，云南 昆明 650500)

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多組分光催化產氫體系中光敏劑的研究進展

蔡曉琴，吳謙

(云南師范大學化學化工學院，云南 昆明 650500)

本文介紹了多組分光催化產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染料)的研究進展。

光催化產氫；貴金屬吡啶配合物；染料；光敏劑

20世紀70年代，光催化就已經被一小部分的科學家所關注。而通過近五十年的發酵，越來越多的科研工作者投入到了光催化這一方面的研究。

經典多組分光催化產氫均相體系主要包含有三個主要部分：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躍遷到較高能級的激發態，然后將電子轉移到催化劑上，催化劑再將質子還原成氫氣。

1 貴金屬吡啶配合物用作光催化產氫的光敏劑的研究進展

Bernhard 等報道合成了聯吡啶配體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，取得了非常好的產氫效果。

Che等[3]于2012年報道了多聯吡啶配體的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氫，在4h氫氣的TON值為250。

2 氧雜蒽醌類有機染料用作光催化產氫的光敏劑的研究進展

Ru、Ir等貴金屬價格昂貴，儲存量有限，就其經濟效益來說其限制了其在光催化產氫中的廣泛應用。因此，氧雜蒽醌類有機染料光敏劑進入了科學家的視野。

1985年,Shimidzu研究組[4]設計了以氧雜蒽醌類染料為光敏劑、鉑敏化的鈧半導體為催化劑、TEOA為犧牲劑的體系。2009年，Eisenberg研究組[5]設計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氫體系。他們的工作是通過對氧雜蒽醌類染料結構優化,用硫或硒替換羅丹明染料環上的氧。實驗表明,羅丹明染料環上分別為硫或硒時的氫氣的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值可以達到14000。

3 結語

據2016年《能源展望》最新統計數據，當今世界化石能源仍然是支撐全球發展的主要能源，而以現在的經濟、社會和環境的角度來看，化石原料的消費與供應顯然不是呈正比的，不是可持續的。如何開發新能源并保持能源、環境、經濟等的可持續就是我們前沿科學研究的重中之重了。氫能是最清潔的能源，如何找到一類價格低廉、易合成、結構多變、可見光吸收范圍寬、摩爾消光系數高、發光性質好，激發態壽命長等優點的光敏劑是光催化反應的一大難題。

[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，云南師范大學化學化工學院，研究生，研究方向：太陽能綠色化學。 吳謙(1991-)，女，云南人，云南師范大學化學化工學院，研究生，研究方向：太陽能綠色化學。

O614.8

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1671-1602(2016)20-0027-01