多组分光催化产氢体系中光敏剂的研究进展

蔡晓琴，吴谦

(云南师范大学化学化工学院，云南 昆明 650500)



多组分光催化产氢体系中光敏剂的研究进展

蔡晓琴，吴谦

(云南师范大学化学化工学院，云南 昆明 650500)

本文介绍了多组分光催化产氢均相体系中两类光敏剂(贵金属吡啶配合物和氧杂蒽醌类有机染料)的研究进展。

光催化产氢；贵金属吡啶配合物；染料；光敏剂

20世纪70年代，光催化就已经被一小部分的科学家所关注。而通过近五十年的发酵，越来越多的科研工作者投入到了光催化这一方面的研究。

经典多组分光催化产氢均相体系主要包含有三个主要部分：光敏剂、催化剂、电子给体。光敏剂的作用是：吸收光子能量自身由基态跃迁到较高能级的激发态，然后将电子转移到催化剂上，催化剂再将质子还原成氢气。

1 贵金属吡啶配合物用作光催化产氢的光敏剂的研究进展

Bernhard 等报道合成了联吡啶配体Ir的一系列配合物[2]用作光敏剂，以TEOA或者TEA为电子牺牲剂，以[Co(bpy)3]Cl2、[Rh(bpy)2]3+等为催化剂的体系中，取得了非常好的产氢效果。

Che等[3]于2012年报道了多联吡啶配体的Au(III)的配合物用作光敏剂，在Pt/电子中继体存在的体系中光催化产氢，在4h氢气的TON值为250。

2 氧杂蒽醌类有机染料用作光催化产氢的光敏剂的研究进展

Ru、Ir等贵金属价格昂贵，储存量有限，就其经济效益来说其限制了其在光催化产氢中的广泛应用。因此，氧杂蒽醌类有机染料光敏剂进入了科学家的视野。

1985年,Shimidzu研究组[4]设计了以氧杂蒽醌类染料为光敏剂、铂敏化的钪半导体为催化剂、TEOA为牺牲剂的体系。2009年，Eisenberg研究组[5]设计了以氧杂蒽醌类染料作为光敏剂和钴乙二胺配合物作为催化剂以及TEOA为牺牲体的均相光解水产氢体系。他们的工作是通过对氧杂蒽醌类染料结构优化,用硫或硒替换罗丹明染料环上的氧。实验表明,罗丹明染料环上分别为硫或硒时的氢气的TON分别为1700和5500,光量子效率分别为12.2%和32.8%。2014年，付等[6]发表了以荧光素作为光敏剂，以FeCl3为催化剂、TEOA或TEA为牺牲剂的体系，氢气的TON值可以达到14000。

3 结语

据2016年《能源展望》最新统计数据，当今世界化石能源仍然是支撑全球发展的主要能源，而以现在的经济、社会和环境的角度来看，化石原料的消费与供应显然不是呈正比的，不是可持续的。如何开发新能源并保持能源、环境、经济等的可持续就是我们前沿科学研究的重中之重了。氢能是最清洁的能源，如何找到一类价格低廉、易合成、结构多变、可见光吸收范围宽、摩尔消光系数高、发光性质好，激发态寿命长等优点的光敏剂是光催化反应的一大难题。

[1] Kalyanasundaram,K.;Kiwi,J.;Grätzel,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.

蔡晓琴(1988-)，女，湖北人，云南师范大学化学化工学院，研究生，研究方向：太阳能绿色化学。 吴谦(1991-)，女，云南人，云南师范大学化学化工学院，研究生，研究方向：太阳能绿色化学。

O614.8

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1671-1602(2016)20-0027-01