Si取代Keggin型多酸催化光解水产氢机理

作者：慈成刚^*; 董龙; 臧杰超; 罗国相

来源：化学通报, 2020, 83(09): 837-843.

DOI：10.14159/j.cnki.0441-3776.2020.09.010

• 多酸
• 光解水
• H2产生
• 反应机理
• 密度泛函理论

本文采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)方法研究了Keggin型多酸[SiW12O40]4-催化光解水产氢机理。计算结果显示反应主要包括四个步骤:(1)光激发;(2)电荷转移和生成单电子还原(OER)中间体;(3)生成双电子还原(TER)中间体;(4)氢气从多酸表面解离和催化剂重生。当第一个电子从甲醇转移到多酸后,后续反应均为热力学上有利的放热途径,并推动第二个电子从甲醇自由基、H[SiW12O40]4-或[SiW12O40]5-转移到OER中间体H[SiW12O40]4-或[SiW12O40]5-生成TER中间体[SiW12O40]6-、H[SiW12O40]5-或H2[SiW12O40]4-,并伴随着H2产生。耦合的电子和质子转移路径在能量上最有利。甲醇和水分子的参与有利于H2产生。多酸在整个催化循环中作为光敏剂、催化剂、电子的受体和给体。

• 单位
  化学化工学院; 黔南民族师范学院; 大庆师范学院