聚酰亚胺在光催化领域的应用进展
2021-05-30李会鹏蔡天凤刘泽田
刘 源,马 骏,赵 华,李会鹏,蔡天凤,刘泽田
(辽宁石油化工大学 石油化工学院,辽宁 抚顺 113001)
目前社会发展面临着环境污染和能源短缺两大问题,光催化能够利用太阳能降解污染物和制备清洁燃料,是解决这两大问题的有效手段[1-4]。2009年王心晨课题组发现了石墨相氮化碳(g-C3N4)能够分解水产生氢气,g-C3N4结构中C 和N 通过sp2杂化形成了π 共轭体系,但π 共轭体系拓展不足制约着g-C3N4的光催化性能[5]。郑华荣等[6-9]将二氨基马来腈、巴比妥酸、噻吩衍生物和苯基脲[9]作为富π 共轭分子引入到g-C3N4结构中,改性后g-C3N4的比表面积和光响应能力都大幅提高,Guo 等[10]使用具有特殊电子特性的均苯四甲酸二酐(PMDA)与g-C3N4表面的氨基缩聚形成了酰胺环,有效拓展了π 共轭体系,实现了能带间隙的优化。
Chu 等[11]利用三聚氰胺(MA)与PMDA 缩合制得了一种新型共轭聚合物光催化剂聚酰亚胺(PI)。PI 是主链上含有酰胺环的一类聚合物,酰胺环的稳定结构和分子间的强作用力使其具有良好的热稳定性和光电性能,PI 的能带间隙可以在很大范围内调节,结构中的酸酐部分可以作为吸电子基团有效降低价带位置,提高PI 的光氧化性能,但PI 的比表面积小、电子-空穴复合严重等问题限制了它的进一步发展。
本文综述了近年来PI 的制备、改性方法及酐类胺类单体对PI 性能的影响,为新型光催化材料的研究提供指导。
1 PI 的合成
PI 主要由胺类单体与酐类单体缩聚而成,目前应用较广泛的合成方法是由杜邦公司开发的两步合成法:1)将酐胺类单体N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等极性溶液缩聚得到聚酰胺酸或聚酰胺脂;……
