修饰吡啶衍生物的染料敏化光阳极水氧化性能的研究

染料敏化光电化学电池(DSPECs)是构建人工光合作用体系的潜在方式,其优势在于可通过优化染料结构来拓展可见光吸收范围,从根本上提高太阳能利用效率.染料敏化光阳极在受激发产生电荷分离之后,激发电子注入TiO₂半导体导带,由于其导带位置比传统的可见光半导体,如BiVO4和Fe3O4等相比较负,因此理论上可以在较小的偏压下取得较大的光电转换效率,也更有利于和光阴极相耦合实现无偏压分解水.电荷传输动力学研究表明,注入到TiO₂导带的电子向氧化态光敏剂和催化剂的回传是造成体系能量损失的主要原因,集中体现在光电流密度和效率的降低.目前,已经报道了多种手段来减少DSPECs光阳极表面的电子回传,包括使用带有长烷基链的锚定基团对水氧化催化剂进行修饰,在半导体表面引入电子中介体以及使用核-壳结构的基底等.其中,SnO2/TiO₂基底被广泛应用在染料敏化光阳极中,这种基底可以提高光生电子的注入效率,同时两种金属氧化物之间的异质结有效抑制了电子回传,从而提高了DSPECs的光电活性.然而,核-壳结构基底需要使用原子层沉积技术来制备,所以操作相对复杂.本文基于Ru-bda(bda=2,2'-联吡啶-6,6'-二羧酸)结构的分子水氧化催化剂和带有磷酸修饰基团的三联吡啶钌通过共吸附的方式制备染料敏化光阳极,在不使用核-壳结构基底的情况下,利用吡啶衍生物对TiO₂电极表面的修饰来减少电子回传.本文利用一系列吡啶衍生物作修饰负载在TiO₂光阳极上(TiO₂|RuP,1;RuP=Ru(4,4'-(PO3H2)2-2,2'-联吡啶)(2,2'-联吡啶)2;1=Ru(bda)(L)2,bda=2,2'-联吡啶-6,6'-二羧酸,L=(10-吡啶-4-基氧基)癸基)膦酸.在100 mW/cm2的白光照射下(λ>400 nm),TiO₂|RuP,1,P1(P1=4-羟基吡啶)光阳极在0.4 V(vs.NHE)的外加偏压下获得了1 mA/cm2的光电流密度,其光电流比未修饰吡啶的光阳极增加了42%.同时,其入射光子-电流转化效率在470 nm波长的单色光光照下达到最大,为13.6%.经过吡啶衍生物所修饰的光阳极光电性能和文献中利用核-壳结构基底所制备的类似光阳极性能相当,且光电流密度随吡啶对位取代基供电性能的增强而增大.瞬态吸收光谱和电化学阻抗谱测试表明,吡啶吸附在光阳极上能有效地抑制界面上的电子回传,延长电荷分离寿命,是光电流增加的根本原因,这也表明有机小分子修饰是提高染料敏化光阳极性能的简单、有效的策略.     

基于分子催化剂光驱动水氧化器件的研究进展

光解水制氢是人们解决未来能源危机的一种重要构想,构建高效的光电化学池是实现这一构想的重要途径,而光驱动水氧化的顺利进行是实现这一过程的关键.本文总结了近年来基于分子催化剂及染料敏化的光驱动水氧化分子器件的研究和进展,介绍了这些分子器件的组装和性能研究等,并根据这些研究的优点和不足提出一些浅见.     

第三组分Et2Mg对二茂锆/铝氧烷体系催化乙烯聚合反应的影响

研究发现在二茂锆-铝氧烷催化体系中添加少量Et2Mg能够明显促进在低Al/Zr摩尔比条件下乙烯高聚.以MAO作为助催化剂,Al/Zr/Mg摩尔比为1012时,得到高聚物,粘均分子量(Mv)为1.37×105,催化活性为2.83×104g聚合物/mol(Zr)h.而在同样的反应条件下,Cp2ZrCl2-MAO和-EAO二组份催化体系在如此低的Al/Zr摩尔比条件下无催化活性或以很低的催化活性生成低碳烯烃.对于这类三组份烯烃高聚催化体系的研究目前仍在进行中,以期得到有效的低Al/Zr比乙烯高聚茂金属催化体系.     

壳聚糖修饰玻碳电极卷积伏安法测定环境水中的EDTA

制备了壳聚糖修饰玻碳电极 ,研究了Fe(EDTA) -在修饰电极上的吸附还原行为 ,用卷积伏安法通过Fe(EDTA) -的检测测定了环境水中的EDTA。在优化的实验条件下 ,峰电流值与 8.0× 1 0 -7～ 5 .0× 1 0 -6mol L的EDTA呈线性关系 ,回归方程为epp′ =0 .75 2 5c - 0 .661 3,r =0 .991 ,最低检出限为 5 .0× 1 0 -7mol L ,5次测定的相对标准偏差小于 5 .8%。对实际样品测定的回收率为98 1 %～ 1 0 5 % ,对比HPLC的结果 ,相对偏差小于 5 %。     

卟啉超分子化合物在分子器件中的应用

分子电子器件已成为近年来的一个研究热点，卟啉类化合物因为光敏性好、性能稳定、易于修饰等优点成为分子器件研究的理想模型化合物。本文着重介绍了它在分子器件中的最新应用进展。     

3,5-二(2-吡啶基)吡唑的合成方法改进

以2-吡啶甲酸为原料,经酯化、缩合、加成合成了平面四齿双核配体3,5-二(2-吡啶基)吡唑。改进合成方法使加成反应的产率由原来的66%提高到98%。     

一种带有酯基并键合电子给体的新型Ru(bpy)3的设计、合成及光谱和电化学性能

设计、合成了一种新型Ru(bpy)3类的光敏染料，利用ESL-MS和1D，2D-NMR(gCOSY，HSQC和HMBC)对化合物的结构进行了鉴定，并通过UV-vis、荧光光谱、闪光光解及电化学对其光谱和氧化还原特性进行了研究．结果表明：四个酯基及给电子配体的引入，改变了配合物的光谱特性和氧化还原电位，使其蚴带的最大吸收波长与[Ru(bpy)3]^2 相比发生了红移，拓宽了光谱的吸收范围，提高了对太阳能的利用效率；^3MLCT激发态寿命长，有利于发生分子内电子转移；在较宽的电位范围内具有很好的氧化-还原可逆性，且氧化电位Ru^3 ／Ru^2 与[Ru(bpy)3]^2 相比提高了～360mV，增强了电子传递的驱动力，说明该染料是一种潜在的太阳能电池的光敏剂．     

区域3E系统协调发展水平PLS-SEM测度模型及应用研究

在总结现有3E系统协调发展水平测度方法缺陷的基础上,提出了基于PLS-SEM方法的3E系统协调发展水平测度模型,并从总量、结构和质量三个维度构建了3E系统指标体系,最后测度了1978年到2008年中国3E整体系统及各子系统的协调发展水平。研究表明:(1)PLS-SEM模型能有效弥补现有测度方法的缺陷,适应于3E系统协调发展水平的测度;(2)考察期内中国3E整体系统及各子系统协调发展水平呈递增的态势,其中经济子系统增长较快,也是3E整体系统协调发展水平增长的重要保证;(3)系统的总量维度隐变量对3E系统协调发展水平变动的影响最大,质量维度和结构维度隐变量均较小,说明中国社会经济的发展仍未摆脱粗放式的增长模式。     

基于Ru-bda双核钌催化剂的可见光驱动水氧化（英文）

开发高效水氧化催化剂对于太阳能分解水制氢和CO_2还原都具有重要意义.我们之前的研究表明,基于Ru-bda(bda=2,2'-联吡啶-6,6'-二羧酸)单体的双核钌催化剂在以(NH4)2Ce(NO3)6为氧化剂的化学法水氧化反应中表现出良好的催化性能,比相同条件下单核钌催化剂的活性高出一个数量级.然而,该类双核钌催化剂的光催化水氧化性能尚未被系统研究.因此我们考察了以丙烷桥双核钌配合物为催化剂、[Ru(bpy)3]Cl2为光敏剂、Na2S2O8为电子牺牲体组成的三组分体系的光催化性能,并和相应的单核钌催化剂进行了对比,同时考察了溶液中乙腈的含量对单、双核钌分子催化剂光催化产氧性能和产氧机理的影响.实验结果表明,无论是单核还是双核钌催化剂,其催化活性与乙腈在磷酸缓冲溶液中的比例密切相关.乙腈的含量不仅影响了水氧化的驱动力,而且影响O-O的形成机理,改变反应的动力学和反应速率.单、双核钌催化剂的活性都随着乙腈比例的增加而增加,然而双核钌催化剂在低乙腈含量的缓冲溶液中展现优于单核钌催化剂的光催化性能;而在高乙腈含量的缓冲溶液中,双核钌催化剂和单核钌催化剂的光催化性能趋于相当.在最优化条件(60%乙腈)下,双核钌的光催化产氧TON值达到638,在450 nm的光量子效率达到77%.我们还发现,当乙腈浓度较低时,单核钌催化剂Ru-bda催化的水氧化反应为二级动力学;当乙腈浓度较高时,该催化剂在反应中表现为一级动力学.从而推测O-O键的形成机制由双分子自由基耦合转变成单分子亲核进攻,也解释了为什么高乙腈含量下单核和双核钌催化剂的活性差别不大.本研究所展示的Ru-bda的溶剂效应可能同样适用于电化学和光电化学水氧化,对深入理解和设计高效太阳能分解水器件具有重要意义.     

一种PS给体模型化合物的合成和性能

为了模拟植物光系统的给体部分,设计、合成了配合物2.在该模型化合物中,配体的邻位被2个{[2-羟基-3-(吗啉基-4-甲基)-5-叔丁基-苄基](吡啶-2-甲基)胺基-甲基}取代的苯酚通过酰胺键与光敏体[Ru(bpy)3]2+共价相连.利用ESI-MS和1D,2DNMR(gCOSY,HSQC和HMBC)对化合物结构进行了鉴定,并通过UV-Vis、荧光发射光谱、闪光光解及电化学对其光化学性能和氧化还原特性进行了研究.结果表明,化合物的吸收波长发生红移;激发态寿命长;可螯合双核高价Mn()原子;且Ru3+/Ru2+的氧化电位比Phenol+/Phenol和Mn(,)/Mn()的高,满足自然界PS电子转移的基本要求,可用于PS给体部分的初步研究.