近日,福州大學(xué)王心晨教授等溫和的制備了三種具有不同鏈長(zhǎng)度的共軛三嗪基聚合物(CTPs) ,并在Angew. Chem. Int. Ed.上發(fā)表了題為“Photocatalytic Oxygen Evolution from Functional Triazine-Based Polymers with Tunable Band Structures”的研究論文。該論文被選為重點(diǎn)(VIP)論文。通過(guò)增加骨架中供電子芐基的數(shù)量,調(diào)控CTPs的鏈長(zhǎng)度,進(jìn)而調(diào)節(jié)其電子、光學(xué)和氧化還原性質(zhì),光催化產(chǎn)氧性能增強(qiáng),上述分解水半反應(yīng)由于緩慢的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)更具有挑戰(zhàn)性。該研究成果有望引發(fā)關(guān)于功能性聚合物的興趣,以及利用分子工程策略構(gòu)筑用于光合作用的具有適宜氧化還原能級(jí)的半導(dǎo)體。
圖1 CTPs合成過(guò)程示意圖
CTPs合成過(guò)程示意圖
圖2 CTPs的化學(xué)結(jié)構(gòu)、光吸收和能帶結(jié)構(gòu)
a) CTPs的固體13C NMR譜;
b) CTPs和CN的UV/Vis DRS光譜;
c) CTPs和CN的能帶結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3 CTP-2和Co/CTP-2的形貌和光電性質(zhì)表征
a) Co/CTP-2的TEM圖像以及C、N和Co元素分布;
b) CTP-2和Co/CTP-2的PL曲線(λex=340 nm);
c) CTP-2和Co/CTP-2的極化曲線以及光電流響應(yīng)。
圖4 CTPs和CN的光催化測(cè)試
a) 鈷負(fù)載量對(duì)于CTP-2產(chǎn)氧速率的影響(λ>300 nm);
b) CTPs和CN在紫外/可見(jiàn)光下的產(chǎn)氧速率(λ>300 nm);
c) CTP-2和CN產(chǎn)氧量隨時(shí)間的變化;
d) CTP-2和CN產(chǎn)氫量隨時(shí)間的變化。
研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一系列CTPs作為有機(jī)光催化劑分解水產(chǎn)氧。調(diào)節(jié)前驅(qū)體的連接結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)對(duì)于CTPs的光催化產(chǎn)氧活性具有重大影響。與其他CTPs和CN聚合物相比,CTP-2具有最優(yōu)光催化活性。CTP-2聚合物也展現(xiàn)出優(yōu)越的可見(jiàn)光催化制氫活性,約是CN聚合物的5倍。CTP-2優(yōu)越的催化效率應(yīng)歸因于光吸收增強(qiáng)和空穴的氧化能力增強(qiáng)的協(xié)同作用。調(diào)節(jié)CTPs骨架進(jìn)行光催化產(chǎn)氧為實(shí)現(xiàn)全分解水提供了新的機(jī)遇。
論文鏈接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201711155/full
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