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。通過增加骨架中供電子芐基的數(shù)量，調(diào)控CTPs的鏈長度，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的半導(dǎo)體。
圖1 CTPs合成過程示意圖
CTPs合成過程示意圖
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的光催化測試
a) 鈷負(fù)載量對于CTP-2產(chǎn)氧速率的影響(λ>300 nm)；
b) CTPs和CN在紫外/可見光下的產(chǎn)氧速率(λ>300 nm)；
c) CTP-2和CN產(chǎn)氧量隨時間的變化；
d) CTP-2和CN產(chǎn)氫量隨時間的變化。
研究人員已經(jīng)開發(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
