中國礦業大學(北京)劉迪課題組《Adv. Mater.》:苝酰亞胺基線性共軛聚合物實現高效、穩定的光催化分解水產氧
2023-04-07 來源:高分子科技
光催化清潔能源的生產被認為是解決能源危機問題最有前途的方案之一。在光催化分解水領域,大多數報道集中于優化產氫半反應上,而忽略了水分解的決速步驟是析氧半反應。值得注意的是,四電子反應過程和高的氧化還原能壘(+1.23 eV vs. NHE)也嚴重阻礙了析氧反應的發生。因此,除了滿足具有太陽光響應的前提外,深價帶(VB)位置成為滿足光解水產氧的理論需求。
近年來,苝酰亞胺(PDI)基有機超分子光催化材料,因其出色的光吸收、原料來源豐富及可工程化的光電性能等優點,而在光催化領域嶄露頭角。特別是,已有報道指出其在不借助助催化劑的情況下,可光催化分解水產氧。這種較深的VB位置使它們具有較強的氧化能力,進而在水氧化半反應中展現出巨大的潛力。然而通過相對較弱的非共價力構建而成,PDI基超分子材料的穩定性也受到了挑戰。針對于此,將芳香核結構單元在一個方向上通過共價鍵橋接為鏈式聚合物,而它們之間在正交方向上的π-π堆疊相互作用仍然保留,如此,有望調控獲得線性共軛聚合物。其不僅可以獲得穩定性的增強,且有著利于電荷遷移的π-柱通道,而且還可以相應地改善分子排列的有序度。
圖3 a~c) 由KPFM測試得到的三個樣品的表面電勢結果;d) DFT計算揭示的樣品三個構筑單元內的MESP和基態偶極矩;空穴/電子在基態e)以及f) S0→S1時的分布(綠色區域為電子分布,藍色區域為空穴分布)。
原文鏈接:https://doi.org/10.1002/adma.202300655
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(責任編輯:xu)
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