摘要
化石燃料的持续消耗带来了严重的能源问题和环境问题，而太阳能是一种可再生能源并可用于光催化减少CO2的排放，因此光催化技术被认为是一种重要的技术。通过光催化有效地将CO2转换为碳基燃料，是解决上述问题的有效策略。 金属有机框架（MOFs）是一类具有可调半导体行为的新型晶态无机-有机杂化材料。MOFs基光催化剂以其独特的形貌、出色的光催化性能、良好的化学稳定性、高孔隙率等优点受到了广泛的关注，常被用作载体应用于光催化CO2还原中。多金属氧酸盐（POMs）有独特结构和强氧化还原能力，但是POMs可回收性差以及比表面积较小限制了其在光催化CO2还原领域的应用。通过将MOFs当作载体制备多酸基金属有机框架（POM@MOFs）可以结合二者的优势增强了材料的稳定性，提升了材料的光催化CO2还原的性能。 基于上述考虑，本论文开展的工作主要是设计合成多酸基金属有机框架及其复合光催化剂并且应用于光催化CO2还原，具体的工作内容如下： 一、本文通过研磨法简单快捷地制备了NENU-5，并测试了其在气固体系下的光催化CO2还原的性能。但NENU-5的光催化效果并不理想，因此在NENU-5的基础上再通过光沉积的方法将银纳米粒子（AgNPs）引入到NENU-5中制备了一系列Ag/NENU-5复合材料。光催化CO2还原测试结果表明AgNPs的引入使得最高CO产率达到了22.28μmolg-1h-1。根据研究Ag/NENU-5系列复合光催化剂中AgNPs的平均粒径，结果表明当AgNPs的粒径在6-7nm时光催化性能达到最佳。 二、考虑到贵金属的经济成本比较高。因此在第二个工作中，通过载入三种POMs分别制备了NENU-3、NENU-5和NENU-9，根据不同的POMs之间吸光性能的差异来调控光催化剂的光催化性能。同样在气固体系下测试了光催化CO2还原的性能，测试结果表明NENU-9具有最佳光催化CO2还原的能力，优于Ag/NENU-5的最佳性能，CO产率达到了27.2μmolg-1h-1。结果表明负载了H5PMo10V2O40构成的NENU-9光催化效果最佳。 三、在本工作中选用了本身带有优异吸光性能的共价有机框架（COF）TpPa-1作为光敏剂，与POM@MOF结合构建复合材料用于光催化CO2还原。首先制备了PMo12@ZIF-8，通过用4-吡啶甲醛对其进行醛基功能化，通过进一步原位反应，可合成具有异质结构的PMo12@ZIF-8/TpPa。两组分间的共价键为光生电荷的有效转移提供了桥梁，具有良好的稳定性和可重复性。测试结果显示，此催化剂可高效地将CO2转换成CO，在气固体系下的最佳光催化CO产率为53.72μmolg-1h-1。
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