第一作者：许成群
通讯作者：刘晓露、刘海洋、李德志、杨宇程、林诗茵、范东华、潘晖
DOI:10.1039/d2ta05482e
1）通过有机化学思路去设计类石墨氮化碳的分子结构，采用TDA与尿素进行热聚合，将TDA引入CN网络，构建新型的D-A结构，形成推拉相互作用有效地促进了光生载流子的转移和分离；2）利用DFT理论计算模型探讨出UCN-xTDA的电子传递行为；3）复合材料对于光催化制氢和有机污染物的降解都有高效的性能。2022年09月，Journal of Materials Chemistry A杂志在线发表了五邑大学许成群团队和澳门大学潘晖教授团队在光催化领域的最新研究成果。该工作报道了通过构建D-A体系和增强离域性来优化g-C3N4结构，以进一步提高光催化活性。论文第一作者为：许成群，论文共同通讯作者为：刘晓露、刘海洋、李德志、杨宇程、林诗茵、范东华、潘晖。非金属共轭聚合物石墨氮化碳(g-C3N4)具有2.7 eV的带隙、较高的化学和热稳定性以及环保特性，被认为是一种很有前途的光催化剂。然而，光生载流子的高重组率和较低的可见光响应(不超过460 nm)仍然限制了其光催化活性。本文通过席夫碱反应制备了噻吩-2,5-二甲醛(TDA)嫁接的g-C3N4共轭共聚物复合材料。研究发现，CN网络中D-A体系的有效构建和协调可以调节能带隙和氧化还原能力，这将有助于实现光催化的窄带隙和氧化还原电位。所构建的具有推拉相互作用的D-A结构将促进光生载流子的迁移和分离。复合材料对于有机污染物的降解和光催化制氢都有很好的光催化活性。
为了改善g-C3N4光生载流子的高重组率和较低的可见光响应的缺陷问题，我们考虑通过有机化学途径在CN网络框架中引入芳香族基序可以增强π电子的离域化，从而显著地改善了光吸收和光催化析氢性能。本文通过尿素与TDA进行简单的热聚合制备了一种高效的可见光催化剂，将TDA引入CN网络构建新型的D-A结构，提高材料在可见光照射下对有机污染物的光降解和光催化析氢性能。
为了研究我们所提出的UCN-xTDA结构，通过DFT计算和理论模型的模拟。可以看出与UCN相比，优化后的UCN- xTDA在最低未占据分子轨道(LUMO)和最高已占据分子轨道(HOMO)发生了显著的变化。与UCN相比，我们可以看到UCN-xTDA的LUMO几乎完全位于TDA派生的中间结构（受体）。形成的供体(3,s-三嗪)-受体对，借助推拉相互作用，可以促进电子从供体向受体的转移，这将有利于光生电子-空穴对的分离。
构建的D-A体系复合材料的光催化性能优于大多数报道的g-C3N4基光催化剂,对于有机污染物BPA的降解性能在180 min内的光降解效率达到了100%，UCN-5TDA的BPA光降解的动力学数据相关的反应速率常数(k)与UCN相比提升了14.4倍。同时，UCN- 5TDA在整个400~550 nm范围内的光解水制氢的AQE较UCN明显提高。测试了UCN-5TDA反应循环20 h的稳定性，结果表明UCN-5TDA的PHE性能没有明显的失活。论文通过简单的热聚合方法。将尿素与TDA的共聚制备了一种高效的可见光催化剂。在席夫碱反应的基础上，将TDA引入CN网络，作为受体与供体构建新型的D-A结构。供体和受体之间的形成推拉相互作用有效地促进了光生载流子的转移和分离，该材料在可见光照射下对BPA的光降解和光催化析氢均有显著的改善和提升。
许成群，五邑大学讲师。主要研究方向为：纳米材料合成及光催化应用。以第一作者在J. Mater. Chem. A, ACS Appl. Mater, Inter, J. Colloid. Interf. Sci, J. Hazard. Mater, Chem. Eng. J 等国际专业杂志发表论文数十篇，环境类著名杂志 JHM 的审稿人，获授权国家发明专利 2项。https://www.wyu.edu.cn/phy/info/1061/3497.htmMolecular engineering for constructing a D-A system and enhancing delocalization in g-C3N4 with superior photocatalytic activity. Journal of Materials Chemistry A 2022, 10.1039/D2TA05482E.
北京泊菲莱科技有限公司创立于2006年，是集研发、生产、销售、服务于一体的国家级高新技术企业，致力于开发智能化、高精度、高性能的高科技设备企业。泊菲莱科技拥有多种自主知识产权，现已应用于新能源、药物合成、精细化工等各类科研领域，在立足于国内市场的同时，多款产品也远销海外。泊菲莱科技荣获国家级高新技术企业、中关村高新技术企业、2020年北京市第一批“专精特新”企业等称号，企业通过ISO9001质量管理体系认证，符合GB/T27922-2011《商品售后服务评价体系》五星级标准。泊菲莱科技不仅拥有雄厚的研发实力，也一直秉持着“以客户为中心”的服务理念和“创见、实干、卓越”的企业精神，作为科技型高新企业，积极创导高科技智能设备等尖端科技，不断革新，不断挑战，以卓越创新的进取精神，推动自身的不断成长和壮大。产品推荐
本文素材来源：五邑大学许成群团队和澳门大学潘晖教授团队