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稳定的、可定制载流子分离的共轭微孔聚合物作为高效光催化产氢平台

DOI：10.1016/j.apcatb.2018.12.007 期刊：Applied Catalysis B: Environmental 出版年份：2018 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 具有高电荷分离效率和宽光谱吸收的高光功能聚合物的分子设计是光催化领域长期追求的目标。本研究设计并开发了一系列含氮共轭微孔聚合物（N-CMPs），通过定制供体-受体单元来增强可见光驱动光催化产氢的电荷分离与光捕获能力。通过改变三维核心结构上电子供体（咔唑、二苯胺）和受体（氰基）单元的取代位置（邻位、间位或对位）及数量，我们获得了一系列具有可调供体-受体（D-A）电荷分离效率（带隙范围1.64-2.29 eV）的N-CMPs，从而实现了分子水平上光催化活性的精准调控。优化后的N-CMP（4-CzPN）展现出优异的可见光产氢性能（2103.2 μmol/h·g），在420 nm波长下的表观量子产率（AQY）达到6.4%。此外，该催化剂在持续光照25小时后仍保持卓越的稳定性和循环使用性能。这种D-A结构N-CMPs的卓越光催化性能源于其核心结构极性与共轭程度的提升，从而促进了电荷分离与光吸收。
作者： Guoqiang Zhang，Wei Ou，Jun Wang，Yangsen Xu，Dong Xu，Tao Sun，Shuning Xiao，Mengran Wang，Hexing Li，Wei Chen，Chenliang Su
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究含氮共轭微孔聚合物（N-CMPs）的设计与开发，通过定制给体-受体单元以增强电荷分离和可见光捕获，从而提升可见光催化产氢性能。

研究成果

该研究通过合理设计与调控供体-受体功能基团以增强电荷分离和光吸收，成功制备出高效可见光响应的N-CMPs材料。优化的N-CMP（4-CzPN）展现出高可见光产氢速率与高表观量子产率，同时具备优异的稳定性和循环使用性能。这项工作为构建高效聚合物光催化剂用于水分解和人工光合作用提供了通用设计平台。

研究不足

该研究聚焦于光催化产氢用N-CMPs材料的设计与合成，但这些材料在全解水及精细化学品、药物相关化合物人工光合作用方面的全部潜力仍有待探索。

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