新型親水性共軛聚合物的制備及光催化制氫性能

羅 威,梁佑才,胡志誠,唐浩然,劉孝誠,邢曄彤,黃 飛

(華南理工大學發光材料與國家重點實驗室,廣州 510640)

光催化分解水技術能夠制備清潔、環保及高能量密度的氫燃料,為解決日益增長的能源需求問題提供了巨大的可能[1]. 自1972年Fujima等[2]采用二氧化鈦實現光催化制氫以來,光催化半導體材料得到了廣泛的研究與開發[3～7]. 共軛聚合物作為一種有機半導體已被廣泛應用于有機光電器件(如有機電致發光及有機太陽能電池等)領域[8～11]. 共軛聚合物的結構可以通過化學反應調控,進而改變其吸收光譜、能級、載流子遷移率、孔隙率及光電性能等. 近年來,共軛聚合物在光催化制氫方面的應用備受關注[12～19]. 石墨氮化碳(g-C3N4)[20～31]、共價有機框架[32]和多孔/線性共軛聚合物[33～51]等多種共軛材料已被陸續開發出來,并且表現出了光催化制氫性能.

為了實現高效率的光催化制氫,共軛聚合物需要具備較寬的吸收光譜、合適的能級及在水中良好的分散性[12～19]. 通過將給電子單元和吸電子單元進行共聚,可制備吸收光譜及能級均可調的共軛聚合物. 此外,通過引入親水側鏈可以使共軛聚合物在水中具有良好的分散性[52～56]. 通常,共軛聚合物類的光催化制氫反應需要助催化劑(如鉑)的協助[57],因此需要調控共軛聚合物與助催化劑之間的相互作用. 目前,大多數共軛聚合物的制氫效率相對較低,如何提高其光催化制氫效率是目前面臨的挑戰. 此外,關于共軛聚合物的化學結構和光……