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南大王英AFM:功能化苝酰亞胺聚合物高效光催化OER

本文報(bào)道了一系列苝酰亞胺聚合物

南大王英AFM:功能化苝酰亞胺聚合物高效光催化OER
開(kāi)發(fā)出具有高析氧反應(yīng)(OER)速率的有機(jī)共軛光催化劑(organic conjugated photocatalyst)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。其中,功能化有機(jī)聚合物(functionalization organic polymer)光催化劑是提高光催化性能的一種有效途徑。
基于此,南京大學(xué)王英教授(通訊作者)等人報(bào)道了一系列苝酰亞胺聚合物(perylene imide polymers, PDIs),包括PDI-1、PDI-2和PDI-3,其通過(guò)在PDI的bay位置引入不同數(shù)量的苯基來(lái)制備,并研究了取代基數(shù)量對(duì)電荷分離和光催化活性的影響。
南大王英AFM:功能化苝酰亞胺聚合物高效光催化OER
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在沒(méi)有任何助催化劑的可見(jiàn)光照射下,單取代PDI的氧氣(O2)析出速率最高,為2524.88 μmol g-1 h-1。其優(yōu)異的性能歸因于推挽式分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移和高結(jié)晶度,顯著促進(jìn)了光生電荷的分離和轉(zhuǎn)移。隨著取代基數(shù)量的增加,O2的析出率急劇下降,因?yàn)樵赑DI的bay位置引入更多的基團(tuán)降低了PDI核心的電荷局部激發(fā),并占據(jù)了O2的析出活性位點(diǎn)。
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此外,作者還發(fā)現(xiàn)增加電子給體取代基的數(shù)量會(huì)嚴(yán)重破壞結(jié)晶度,導(dǎo)致OER速率下降。該工作突出了一種合理的結(jié)構(gòu)改性策略,通過(guò)給電子基團(tuán)的單取代來(lái)提高 PDI 聚合物的 O2 釋放速率。
南大王英AFM:功能化苝酰亞胺聚合物高效光催化OER
Bay-Monosubstitution with Electron-Donating Group as an Efficiently Strategy to Functionalize Perylene Imide Polymer for Enhancing Photocatalytic Oxygen Evolution Activity. Adv. Funct. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adfm.202205895.
https://doi.org/10.1002/adfm.202205895.

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