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基于螺二芴微孔聚合物光催化水制氢性能研究

2018-04-04周文佩

山东化工 2018年5期

周文佩,陈 俊,汪 锋

(武汉工程大学 绿色化工过程教育部重点实验室,湖北 武汉 430205)

随着人类经济社会的飞速发展,能源短缺是亟待解决的重大问题之一,开发新型、清洁的可再生能源刻不容缓[1]。氢能作为一种高热值、清洁无污染的绿色能源,其开发及利用受到了广泛关注。太阳能光催化水制氢作为一种清洁、可持续、可再生的能源系统具有良好的发展前景,备受关注。传统的光催化材料主要有无机化合物[2]、g-C3N4[3]、有机共轭半导体材料[4],近些年来,有机聚合物材料由于其扩展的π电子共轭结构、比表面积大、稳定性高等优点[5],在气体的分离、吸附、催化等方面有极大的应用前景[6-8]。

芴类材料作为最具前景的光催化材料之一已经被广泛的研究,其中螺二芴及其衍生物是一类比较典型的螺旋分子,具有热稳定性良好[9]、荧光效率高[10]等优点,在光催化等领域有着广泛应用。9,9'-螺二芴由于具有三维正交的刚性立体结构[11],使得上下两部分的p轨道之间存在大约20%的重叠,所以上下两部分的芴环间存在着一定的共轭作用。本文中,我们以螺二芴作为电子给体单元,将苯并噻二唑电子受体引入聚合物的主链骨架中,以不同比例电子受体合成聚合物PSBF-BT-1、PSBF-BT-2、PSBF-BT-3。系统的研究不同电子给受体单元比例的引入对聚合物热力学、光学、电化学和光催化性能的影响。

1 实验部分

1.1 材料

2,2',7,7'-四溴-9,9'-螺二芴(TBSBF),4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑(BT)的合成路线按照文献[12-13]所得。本文仅对单体2,2',7,7'-四(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼杂环戊烷-2-基)-9,9'-螺二[芴](M1)和聚合物的合成进行阐述,如图式1所示。……

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