异腈氮杂配铜配合物的合成及光解水制氢性能

设计、合成了供电子性能的异腈二齿配体,可与铜（Ⅰ）和1,10-菲咯啉衍生物发生反应,形成一类异腈氮杂配铜光敏剂4a~4h,并在光解水制氢体系研究了其光催化活性。实验结果表明,2,2''-二异腈基二苯硫醚与2,9位具有取代基的菲咯啉形成的杂配铜配合物具有一定的光敏活性,光解水制氢TON达168。结合这类配合物的光物理性能和光电性能研究,对这类配合物作为光敏剂的构效关系及其内在机理进行了初步地解释与探讨。     

异腈氮杂配铜配合物的合成及光解水制氢性能

设计、合成了供电子性能的异腈二齿配体,可与铜(Ⅰ)和1,10-菲咯啉衍生物发生反应,形成一类异腈氮杂配铜光敏剂4a~4h,并在光解水制氢体系研究了其光催化活性。实验结果表明,2,2′-二异腈基二苯硫醚与2,9位具有取代基的菲咯啉形成的杂配铜配合物具有一定的光敏活性,光解水制氢TON达168。结合这类配合物的光物理性能和光电性能研究,对这类配合物作为光敏剂的构效关系及其内在机理进行了初步地解释与探讨。     

烷氧基菲咯啉设计合成及其氮磷杂配铜光敏剂的光解水制氢性能

以功能化氮配体为导向,以4,7-二苯基-1,10-菲咯啉为原料,经季铵化、氧化、卤化和醚化合成了一类新型的2,9-二烷氧基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉配体5a~5e。再以Xantphos为膦配体,通过原位配位方法合成一系列氮磷杂配铜光敏剂（CuPS A~H）,在均相光解水制氢体系中研究其光敏活性。制氢结果表明,以2,9-二乙氧基为较佳取代基,CuPS D的催化产氢总转换数（TON）可达270。在光电物理性能分析中,发现这类杂配铜配合物都有一个相似的氧化还原电位（E^oxd=-0.8 V,E^red=-1.2 V）。具有乙氧取代基的铜配合物CuPS D相对于其他取代基的铜基配合物,荧光最弱,表明乙氧基有助于提高荧光淬灭效率,增强铜光敏剂的光化学转换能力。     

烷氧基菲咯啉设计合成及其氮磷杂配铜光敏剂的光解水制氢性能

以功能化氮配体为导向,以4,7-二苯基-1,10-菲咯啉为原料,经季铵化、氧化、卤化和醚化合成了一类新型的2,9-二烷氧基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉配体5a~5e。再以Xantphos为膦配体,通过原位配位方法合成一系列氮磷杂配铜光敏剂(Cu PS A~H),在均相光解水制氢体系中研究其光敏活性。制氢结果表明,以2,9-二乙氧基为较佳取代基,Cu PS D的催化产氢总转换数(TON)可达270。在光电物理性能分析中,发现这类杂配铜配合物都有一对相似的氧化还原电位(Eoxd=-0.8 V,Ered=-1.2 V)。具有乙氧取代基的铜配合物CuPSD相对于其他取代基的铜基配合物,荧光最弱,表明乙氧基有助于提高荧光淬灭效率,增强铜光敏剂的光化学转换能力。     

大环芳烃菲咯啉的设计、合成及其铜光敏剂光解水制氢性能

设计、合成了一类4,7位为大环芳烃的菲咯啉二齿氮配体,可与铜.和Xantphos原位配位,获得一系列新型氮磷杂配铜光敏剂CuPS 1～CuPS 6,在均相光解水制氢体系中研究其光敏活性及构效关系。实验结果表明,在菲咯啉4,7位引入芳基有利于提高其光敏活性,1-萘基取代的CuPS 3有最好的制氢活性,光解水制氢转化数(TON)达957。通过理论计算对比分析,1-萘基取代基与菲咯啉母核具有较大的二面角,对铜配合物的激发态有较好的保护作用,因此CuPS 3表现出较高的荧光量子产率(0.036)和较长的激发态寿命(1.36μs)。     

高氯酸二水邻菲咯啉合铜配合物的合成和晶体结构

Crystal structure of the title compound， Cu(phen)(H₂O)₂·ClO₄(phen=1，10-phenanthroline)， was deter-mined by X-ray crystallography. It crystallizes in the monoclinic system， space group C2/c with lattice parameters a=1.49071(4)nm， b=1.38594(4)nm， c=0.70292(1)nm， β=108.509(1)° and Z=4; The Cu(Ⅰ) ion is chelated by a phen ligand and two aqua ligands in cis arrangement and assumes a C2 symmetric square-planar geometry with the CuN₂O₂ core. Eight Cu(phen)(H₂O)₂·ClO₄ molecules are interconnected by strong hydrogen bonds between coordinated water molecules and uncoordinated perchlorate anions to form a molecular scale cavities along c axis. The bond distances of Cu-N and Cu-O are 0.2003(4)nm and 0.1973(3)nm， respectively. CCDC： 197600.     

菲咯啉衍生物及其配合物的合成

以菲咯啉和邻苯二胺为原料合成了吡啶并[3,2-a ∶ 2',3'-c]吩嗪(dppz);dppz分别与Cd2+, Pd2+配位得到两个配合物Cd(dppz)2Cl2和Pd(dppz)2Cl2,其结构经UV, 1H NMR, IR和荧光光谱表征.     

两个菲咯啉铜配合物的合成、晶体结构和催化性能

在醇溶剂中合成了2个铜配合物[Cu（Ⅱ）（phen）₂Br]₂[Cu（Ⅰ）₄Br₆]（1）和[Cu（Ⅱ）（phen）₂Br]Br·CH₃OH（2）（phen=菲咯啉）,并采用红外光谱、元素分析、热重和X射线单晶衍射对其进行了分析。1是Cu（Ⅰ）-Cu（Ⅱ）混价态化合物,并通过π-π作用和C-H…Br氢键作用形成了一个超分子网络结构。该化合物的结构单元包括2个[Cu（Ⅱ）（phen）₂Br]⁺阳离子和1个[Cu（Ⅰ）₄Br₆]^2-四核阴离子;阴离子中的4个铜原子组成四面体结构,而6个溴原子分别沿铜四面体的6个边桥联铜原子,形成八面体结构。2由[Cu（Ⅱ）（phen）₂Br]⁺、Br^-和CH₃OH组成,并通过π-π作用也形成了一个超分子网络结构。当它们催化甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯（DMC）时,2仅显示了5.9的DMC转化数,而1中的[Cu（Ⅰ）₄Br₆]^2-阴离子能为甲醇的氧化羰基化反应提供适宜的合成环境,DMC的转化数达到54.7。     

两个菲咯啉铜配合物的合成、晶体结构和催化性能

在醇溶剂中合成了2个铜配合物[Cu（Ⅱ）（phen）₂Br]₂[Cu（Ⅰ）₄Br₆]（1）和[Cu（Ⅱ）（phen）₂Br]Br·CH₃OH（2）（phen=菲咯啉）,并采用红外光谱、元素分析、热重和X射线单晶衍射对其进行了分析。1是Cu（Ⅰ）-Cu（Ⅱ）混价态化合物,并通过π-π作用和C-H…Br氢键作用形成了一个超分子网络结构。该化合物的结构单元包括2个[Cu（Ⅱ）（phen）₂Br]⁺阳离子和1个[Cu（Ⅰ）₄Br₆]_2-四核阴离子;阴离子中的4个铜原子组成四面体结构,而6个溴原子分别沿铜四面体的6个边桥联铜原子,形成八面体结构。2由[Cu（Ⅱ）（phen）₂Br]⁺、Br^-和CH₃OH组成,并通过π-π作用也形成了一个超分子网络结构。当它们催化甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯（DMC）时,2仅显示了5.9的DMC转化数,而1中的[Cu（Ⅰ）₄Br₆]^2-阴离子能为甲醇的氧化羰基化反应提供适宜的合成环境,DMC的转化数达到54.7。     

喹嗪并[3,4,5,6-ija]喹啉衍生物的合成及其光解水制氢性能

设计、合成了一系列4,5,9,10-四芳基喹嗪并喹啉衍生物,并在均相光解水制氢体系中研究其光敏活性。研究结果表明,二氯化钯是其有效制氢的催化剂,还原淬灭是光敏剂的主要淬灭途径。通过光电物理化学性能研究表明,这类喹嗪并喹啉衍生物的取代基效应明显,而甲氧基有利于提高其荧光量子效率,最高可达0.48;同时供电子甲氧基取代基能明显提高光敏剂制氢性能,光敏剂3e的制氢总转换数(TON)可达341。     

半导体光解水制氢研究:现状、挑战及展望

通过半导体光催化分解水反应实现太阳能向清洁能源氢能的转化,是解决人类面临的能源和环境危机的终极途径之一。该过程的关键是开发宽光谱响应、高效的光催化剂,到目前为止,调控能带结构、制备活性晶面、构建异质结构、负载助催化剂等诸多方法被广泛应用于扩展半导体材料的吸光范围和提高其光催化活性。本文介绍了半导体光解水制氢的基本原理,并综述了该领域的研究进展,重点关注提高半导体光催化活性的方法及其所面临的挑战和瓶颈问题,并结合相关课题组的研究工作提出可能的应对策略。     

半导体光解水制氢研究:现状、挑战及展望

通过半导体光催化分解水反应实现太阳能向清洁能源氢能的转化,是解决人类面临的能源和环境危机的终极途径之一。该过程的关键是开发宽光谱响应、高效的光催化剂,到目前为止,调控能带结构、制备活性晶面、构建异质结构、负载助催化剂等诸多方法被广泛应用于扩展半导体材料的吸光范围和提高其光催化活性。本文介绍了半导体光解水制氢的基本原理,并综述了该领域的研究进展,重点关注提高半导体光催化活性的方法及其所面临的挑战和瓶颈问题,并结合相关课题组的研究工作提出可能的应对策略。     

Charge‐Neutral Amidinate‐Containing Iridium Complexes Capable of Efficient Photocatalytic Water Reduction

Two new charge‐neutral iridium complexes, [Ir(tfm‐ppy)₂(N,N′‐diisopropyl‐benzamidinate)] ( 1 ) and [Ir(tfm‐ppy)₂(N,N′‐diisopropyl‐4‐diethylamino‐3,5‐dimethyl‐benzamidinate)] ( 2 ) (tfm‐ppy=4‐trifluoromethyl‐2‐phenylpyridine) containing an amidinate ligand and two phenylpyridine ligands were designed and characterised. The photophysical properties, electrochemical behaviours and emission quenching properties of these species were investigated. In concert with the cobalt catalyst [Co(bpy)₃]²⁺, members of this new class of iridium complexes enable the photocatalytic generation of hydrogen from mixed aqueous solutions via an oxidative quenching pathway and display long‐term photostability under constant illumination over 72 h; one of these species achieved a relatively high turnover number of 1880 during this time period. In the case of complex 1 , the three‐component homogeneous photocatalytic system proved to be more efficient than a related system containing a charged complex, [Ir(tfm‐ppy)₂(dtb‐bpy)]⁺ ( 3 , dtb‐bpy=4,4′‐di‐tert‐butyl‐2,2′‐dipyridyl). In combination with a rhodium complex as a water reduction catalyst, the performances of the systems using both complexes were also evaluated, and these systems exhibited a more efficient catalytic propensity for water splitting than did the cobalt‐based systems that have been studied previously.     

Enhanced Hydrogen Evolution in Neutral Water Catalyzed by a Cobalt Complex with a Softer Polypyridyl Ligand

To explore the structure–function relationships of cobalt complexes in the catalytic hydrogen evolution reaction (HER), we studied the substitution of a tertiary amine with a softer pyridine group and the inclusion of a conjugated bpy unit in a Co complex with a new pentadentate ligand, 6‐[6‐(1,1‐di‐pyridin‐2‐yl‐ethyl)‐pyridin‐2‐ylmethyl]‐[2,2′]bipyridinyl (Py3Me‐Bpy). These modifications resulted in significantly improved stability and activity in both electro‐ and photocatalytic HER in neutral water. [Co(Py3Me‐Bpy)(OH₂)](PF₆)₂ catalyzes the electrolytic HER at ?1.3 V (vs. SHE) for 20 hours with a turnover number (TON) of 266 300, and photolytic HER for two days with a TON of 15 000 in pH 7 aqueous solutions. The softer ligand scaffold possibly provides increased stability towards the intermediate Co^I species. DFT calculations demonstrate that HER occurs through a general electron transfer/proton transfer/electron transfer/proton transfer pathway, with H₂ released from the protonation of Co^II?H species.