随着不可再生能源的开发和使用,人们面临资源短缺的现状,寻找新能源迫在眉睫,使用太阳能制取氢气是产生可再生新能源的有效途径之一。我们了解到在纳米限域的空间中,物质的物理化学性质会与在宏观的体相中存在差异,当水被限制在纳米限域的空间中时,水分子的热运动受到约束,蒸发焓会降低,迁移速度有所增加,粘度也会增大,这些性质对光催化产氢有促进的作用,所以我们将―限域‖与―催化‖联系起来,设计了在限域空间中进行的光催化制取氢气的反应。纳米复合水凝胶是一种高含水量的软材料,具有光催化反应所需要的条件,可以用来作为反应载体。本论文中我们分两部分设计了限域光催化的材料,第一部分是将铂纳米颗粒与N-异丙基丙烯酰胺复合得到纳米复合水凝胶,并且探究了该纳米复合水凝胶的的机械性能和仿生的自修复性能,寻找出了孔洞结构均匀致密的最佳配比的水凝胶。第二部分我们是利用第一部分合成的纳米复合水凝胶作为光催化反应的载体,通过探究设计出高效率的限域光催化反应的材料。具体研究内容如下:1、使用含有硫原子和碳碳双键的功能修饰体N,N-双(丙烯酰)胱胺修饰铂纳米颗粒作为交联剂,将功能化的铂纳米颗粒和单体N-异丙基丙烯酰胺在过二硫酸钾的引发下聚合得到新型的纳米复合水凝胶。因为纳米颗粒和铂-硫的配位动态键的引入,使得该纳米复合水凝胶具有超强的机械性能和优异的自修复性能,当其拉伸应变达到20倍的时候,其拉伸的应力能达到1.2MPa,将裂口置于波长为808nm的红外光下,只需40秒裂口就可以愈合,测得修复效率能达到96.8%。根据本部分实验我们可以得到当铂纳米颗粒的含量为1.52mg/m L时,水凝胶的结构最为致密均匀,而且孔径大小均为纳米级。2、利用第一部分探究得到的配比最佳的纳米复合水凝胶作为光催化反应的载体,我们将该水凝胶与聚三聚氰胺甲醛(PMF)复合,得到刚性的不溶胀的纳米复合水凝胶,有效的防止了水凝胶的溶胀带来的反应空间的扩大,我们又在纳米复合水凝胶结构中添加聚吡咯增强其导电性降低光生电荷-空穴复合以提高光催化效率。将设计得到的纳米复合材料置于含有光敏剂赤藓红B(EB)和牺牲剂三乙醇胺(TEOA)的水溶液中,在光照下能够高效快速的产出氢气,反应前3个小时能达到1507μmol/h,约是非限域光催化反应的产量308μmol/h的5倍。