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使用锌卟啉敏化剂和 TEMPO 催化剂用于苯甲醇氧化的染料敏化光电合成细胞
ACS Catalysis ( IF 11.3 ) Pub Date : 2021-09-15 , DOI: 10.1021/acscatal.1c02609
Emmanouil Nikoloudakis 1 , Palas Baran Pati 2 , Georgios Charalambidis 1 , Darya S. Budkina 3 , Stéphane Diring 2 , Aurélien Planchat 2 , Denis Jacquemin 2 , Eric Vauthey 3 , Athanassios G. Coutsolelos 1 , Fabrice Odobel 2
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在光电化学电池的光阳极探索除水氧化之外的催化反应可能是更有效地产生生产太阳能燃料所需电子的关键特征。在此框架中,我们在此描述了使用锌卟啉 (ZnP) 敏化剂和 2,2,6,6-四甲基-1-哌啶N制造基于TiO 2的染料敏化光电合成电池 (DSPEC)。-oxyl (TEMPO) 有机催化剂,可非常有效地催化光驱动的甲氧基苄醇氧化为醛。制备了两个二元组 ZnP-TEMPO,其不同之处在于 ZnP 上的锚定基团(羧酸和异羟肟酸),并记录了它们的电化学、吸收和发射特性,并实现了量子化学建模。首先检查染料敏化太阳能电池的光伏性能,以优化染色条件并比较化合物的相对效率。用 TEMPO 取代的二元组比缺乏 TEMPO 的参考锌卟啉具有更高的J scV oc。TiO 2固定化后的光催化性能在硼酸盐缓冲液和乙腈电解质中探索了甲氧基苯甲醇氧化的纳米晶薄膜。在硼酸盐缓冲液中,最佳 pH 值为 8,使用以异羟肟酸为锚定的二元组 ZnP-TEMPO,选择性地产生甲氧基苯甲醛,平均光电流密度为 200 μA/cm 2,法拉第效率为 82%,周转数( TON) 为 26,周转频率 (TOF) 为 47 h –1。在乙腈中,在 0.1 M N-甲基-咪唑存在下,相同的二元组的平均光电流密度约为 100 μA/cm 2,法拉第效率为 76%,TON 为 13,TOF 为 24 h – 1. 锚的稳定性在乙腈电解质中至关重要,其中二元组非常易溶,因为只有用异羟肟酸官能化的二元组才与这些有机溶剂条件相容。总体而言,这项研究为开发更有效且可能更稳定的基于TiO 2的用于醇氧化的 DSPEC铺平了道路,该DSPEC 可以有利地补充那些致力于水氧化的 DSPEC。



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更新日期:2021-10-01
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