ВВЕДЕНИЕ 6
1. Аналитический обзор 7
1.1 Фотокатализ 7
1.1.1 История развития фотокатализа 7
1.1.2 Основы фотокатализа 8
1.2 Фотокаталитические системы 9
1.2.1 Гомогенный фотокатализ 9
1.2.2 Гетерогенный фотокатализ 11
1.3 Фотокаталитические системы для генерации Н2 15
1.3.1 Фотосенсибилизатор 15
1.3.2 Электронное реле 16
1.3.3 Жертвенный реагент 17
1.3.4 Катализатор 18
1.4 Фотокатализаторы 19
1.4.1 Каталитические системы на основе родия 21
1.4.2 Каталитические системы на основе платины и палладия 24
1.4.3 Порфирины 26
1.4.4 Устройства для фотокаталитического получения водорода 28
1.5 Буферные растворы 30
2. Экспериментальная часть 31
2.1 Исходные вещества 31
2.2 Оборудование 32
2.3 Фотокаталитические измерения 32
2.3.1 Приготовление образцов 32
2.3.2 Методика эксперимента 33
3. Обсуждение результатов 34
3.1 Фотокаталитические свойства 9-фенил-N-метилакрилиний йодида 34
3.1.1 Исследование фотокаталитических реакций 9-фенил-N-
метилакрилиний йодида 34
3.1.2 Изучение фотокаталитических свойств 9-фенил-N-
метилакрилиний йодида в воде 34
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 38
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
В начале 19 века потребность в потреблении ископаемого топлива резко возросла после промышленной революции в Великобритании, и только недавно было осознано, что атмосфера Земли не является бесконечным поглотителем для CO2 и других загрязнителей. В ближайшем будущем будут сталкиваться серьезные глобальные катастрофические проблемы, такие как озоновая дыра и глобальное потепление. Ожидается, что глобальный спрос на энергию (в настоящее время около 15 ТВт), вызванный быстрым экономическим развитием растущего мирового населения, удвоится к 2050 году и утроится к 2100 году. Из-за резкого роста спроса на энергию по мере роста мирового населения, сокращения запасов ископаемых энергоресурсов и экологических проблем ядерной энергии, стремительно растет интерес к поиску возобновляемых и экологически чистых энергоресурсов. Важнейшим источником энергии, который может удовлетворить этот спрос, является молекулярный водород. Экологически чистым вариантом генерации молекулярного водорода является фотокаталитическое восстановление воды. При этом используются многокомонентные системы состоящие из сенсибилизатора, медиатора, катализатора и донора электрона. Возможность совместить все компоненты в одной молекуле является крайне актуальной задачей, на решение которой направлены усилия многих научных групп, в том числе и нашей. Целесообразным представляется подход, основанный на
изучение фотокаталитических систем на основе 9-фенил-N-метилакридиний йодида в реакции восстановления водорода.
Целью научно-исследовательской работы является разработка фотокаталитической системы на основе 9-фенил-N-метилакридиний йодида для процесса получения выделения молекулярного водорода из воды.
1. Подробно изучена научная и периодическая литература по проблеме создания и функционирования фотокаталитической системы.
2. Изучены основные принципы и особенности реакций фотокатализа. Выявлено, что фотокатализ является каталитическим процессом, происходящим на поверхности полупроводниковых материалов при облучении светом. Фактически фотокатализ даёт уникальную возможность глубоко окислять органические соединения в мягких условиях, а простота самих устройств позволяет широко использовать фотокатилиз на практике.
3. Подробно изучен процесс использования 9-фенил-Ы- метилакридиний йодида в качестве фотокатализатора процесса получения молекулярного водорода из воды. На основании полученных данных была предложена схема протекающего процесса.
4. Изучены фотокаталитические свойства 9-фенил-N-
метилакридиний йодида и химические реакции с его участием .
5. Показано, что при низких значениях pH фотокаталитический процесс протекает по двум параллельным направлениям, в ходе которых образуется молекулярный водород и кислород.
6. Выявлено, что при увеличении pH реакционной среды выделение молекулярного водорода значительно возрастает.
7. Выявлены основные закономерности протекания фотокаталитической реакции получения молекулярного водорода в водных условиях.
