SCMs|调控噻吩基共轭聚合物结构，实现高效光催化制氢

近年来，共轭聚合物光催化剂因其可调的分子结构和电子性能在光催化分解水制氢领域引起广泛关注。近日，陕西师范大学蒋加兴教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，报道了三种以芘单元为电子供体，不同的噻吩单元为电子受体的含噻吩基窄带隙共轭聚合物，聚合物均通过直接C–H芳基化偶联反应一步聚合。

图1 三种共轭聚合物的合成路线。

研究发现，通过调整稠合噻吩环的数目可以调节聚合物的带隙，可见光吸收范围随稠合噻吩环数量增加而扩大；供受体单元的平面分子结构有利于电荷沿聚合物骨架的传递；D-A型聚合物结构可促进光生电子和空穴的分离。最终，在模拟可见光(λ > 420 nm)照射且未加入Pt助催化剂的条件下，具有优异结构的PyTP-2光催化产氢速率(HER)达33.07 mmol h⁻¹ g⁻¹。此外，PyTP-2还具有良好的光催化产氧活性，其平均产氧速率(OER)为58.37 μmol h⁻¹ g⁻¹。

图2 三种共聚物光催化产氢的性能。

文章信息

Xiang, S., Han, C., Shu, C. et al. Structure evolution of thiophene-containing conjugated polymer photocatalysts for high-efficiency photocatalytic hydrogen production. Sci. China Mater. (2021). https://doi.org/10.1007/s40843-021-1757-1

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