Towards Artificial Photosynthesis: Exploration of Efficient First-Row Transition Metal-Based Water Oxidation Catalysts
Tid: To 2020-10-08 kl 10.00
Plats: https://kth-se.zoom.us/webinar/register/WN_agBcdNYpRiq4pHUddsJtiA, Stockholm (English)
Ämnesområde: Kemi
Respondent: Lizhou Fan , Organisk kemi, Licheng Sun group
Opponent: Professor Thomas Wågberg, Umeå universitet
Handledare: Licheng Sun, Molekylär elektronik, CMD, Kemi, Organisk kemi
Abstract
Artificiell fotosyntes erbjuder en lovande strategi för den hållbara energiomvandlingen, men dess totala effektivitet begränsas av vattenoxidationsreaktionen. Den här avhandlingen behandlar utvecklingen av aktiva och kostnadseffektiva heterogena katalysatorer för vattenoxidation och utforskning av de väsentliga struktur-aktivitetsförhållandena.
Kapitlen 1 och 2 omfattar en kort introduktion till de heterogena katalysatorerna för vattenoxidation, inklusive de utvalda toppmoderna katalysatorerna, metoder för aktivitetsförbättring och mekanistiska undersökningar. Karakteriseringsmetoderna som används i denna avhandling demonstreras också.
I kapitel 3, en molekylär funktionaliseringsmetod utvecklas för att rationellt modulera den elektroniska strukturen av NiO-katalysator, genom vilken vattenoxidationsaktiviteten systematiskt anpassas. Dessa studier motsvarar frågan: “Hur kan man rationellt anpassa den katalytiska prestanda hos heterogena katalysatorer?”
I kapitel 4, för att sänka katalysatorkostnaden, en Fe-baserad Fe0.65Cr0.35Ox nanokatalysator tillverkas genom strukturell och elektronisk modulering och utför betydande vattenoxidationsaktivitet. Dessa studier riktar sig till frågan: “Hur man tillverkar en effektiv Fe-rik vattenoxidationskatalysator?”
I kapitel 5, en bioinspirerad Mn-baserad katalysator presenteras. Den utvecklade katalysatorn imiterar framgångsrikt nyckelfunktionerna av det naturliga syreutvecklande komplexet och uppnår dramatiskt förbättrad vattenoxidationsaktivitet. Dessa studier motsvarar frågan: “Hur kan man förbättra den katalytiska aktiviteten hos Mn-baserad vattenoxidationskatalysator?”
Till sist, i kapitel 6 beskrivs konstruktionen utav en 3D NiFeCr/Cu NA (nanoarray) elektrod som uppvisar extremt hög vattenoxidation aktivitet. Dessa studier motsvarar frågan: “Hur kan man tillverka en effektiv katalytisk elektrod för vattenoxidation?”