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我校学者为聚合物光催化分解水制氢提供新思路

核心提示: 近日,我校理学院陈浩教授带领的“先进材料与绿色催化”团队在能源光催化领域方面取得重要研究进展。

南湖网讯(通讯员 项勇刚)近日,我校理学院陈浩教授带领的“先进材料与绿色催化”团队在能源光催化领域方面取得重要研究进展,相关成果以“Conjugated Polymers with Sequential Fluorination for Enhanced Photocatalytic H2 Evolution via Proton-Coupled Electron Transfer”为题发表在国际重要期刊ACS Energy Letters上,论文第一作者为理学院青年教师项勇刚副研究员、博士生王学朋和华中师范大学饶立副教授,陈浩教授和清华大学朱永法教授为论文通讯作者。

光催化分解水制氢对于克服日益严重的能源危机以及减轻环境污染具有重要的科学意义和应用价值,而设计出一种廉价、稳定且高效的光催化材料一直是该领域的研究热点。D-A型共轭聚合物由电子给体与电子受体交替组成,由于其具有光稳定性高、光谱吸收范围宽及能级易调控等优点,D-A共轭聚合物在光催化制氢领域的应用研究引起了科技工作者的高度关注。我校理学院陈浩教授团队一直致力于D-A聚合物的结构优化及其光催化分解水制氢性能研究。该论文以苯为电子给体,氟取代的苯并噻二唑为电子受体,基于氟的吸电性,构筑了典型的弱D-强A型共轭聚合物。理论计算表明,氟的引入有利于该聚合物光催化制氢活性位点的调控,其电子转移过程遵循质子耦合电子转移机制,进而推测了苯并噻二唑中同时引入甲氧基给电基团和氟原子吸电基团可进一步提高催化位点对水分子的活化作用。随后,通过调控合成系列氟修饰的D-A共轭聚合物,证实了氟的引入会加快光生载流子的传输效率,促进光生载流子通过活性位点向目标物转移。光催化制氢实验结果表明,甲氧基和氟同时取代的线性和微孔聚合物的光催化制氢效率比相应未经修饰的聚合物分别提高了3.1和28.8倍。该研究为进一步设计高效的D-A共轭聚合物光催化剂提供了新的思路。

据悉,近年来,陈浩教授领导的“先进材料与绿色催化”团队一直聚焦能源、环境材料与光催化技术的研究,取得了一系列重要的研究进展和成果。近两年已经发表多篇相关领域的高水平研究论文,其中包括:Adv. Mater. 2017, 29, 1701774; Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1803309; Adv. Funct. Mater. 2017, 27, 1703923; Appl. Catal. B: Environ. 2018, 224, 871; Appl. Catal. B: Environ. 2017, 203, 563; J. Mater. Chem. A 2018, 6, 153等,研究工作受到了同行广泛关注。

文章链接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.8b01535

审核人:陈浩

责任编辑:魏晓雪
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