南大王英AFM:功能化苝酰亚胺聚合物高效光催化OER

本文报道了一系列苝酰亚胺聚合物

南大王英AFM:功能化苝酰亚胺聚合物高效光催化OER
开发出具有高析氧反应(OER)速率的有机共轭光催化剂(organic conjugated photocatalyst)仍然是一个挑战。其中,功能化有机聚合物(functionalization organic polymer)光催化剂是提高光催化性能的一种有效途径。
基于此,南京大学王英教授(通讯作者)等人报道了一系列苝酰亚胺聚合物(perylene imide polymers, PDIs),包括PDI-1、PDI-2和PDI-3,其通过在PDI的bay位置引入不同数量的苯基来制备,并研究了取代基数量对电荷分离和光催化活性的影响。
南大王英AFM:功能化苝酰亚胺聚合物高效光催化OER
实验结果表明,在没有任何助催化剂的可见光照射下,单取代PDI的氧气(O2)析出速率最高,为2524.88 µmol g-1 h-1。其优异的性能归因于推挽式分子内电荷转移和高结晶度,显著促进了光生电荷的分离和转移。随着取代基数量的增加,O2的析出率急剧下降,因为在PDI的bay位置引入更多的基团降低了PDI核心的电荷局部激发,并占据了O2的析出活性位点。
南大王英AFM:功能化苝酰亚胺聚合物高效光催化OER
此外,作者还发现增加电子给体取代基的数量会严重破坏结晶度,导致OER速率下降。该工作突出了一种合理的结构改性策略,通过给电子基团的单取代来提高 PDI 聚合物的 O2 释放速率。
南大王英AFM:功能化苝酰亚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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