虽然共轭聚合物是重要的异相光催化剂,但是通常交替的供体和受体之间随机的电荷转移严重的限制了催化活性。有鉴于此,复旦大学赵岩研究员、湖南大学李润副教授等报道受到自然界光催化合成体系的灵感,开发了指导含有悬垂官能团的共轭聚合物内电荷转移的策略,通过构筑程序化的电荷转移通道,显著增强线性共轭聚合物的光催化活性。
本文要点
通过原位XPS表征和DFT理论计算,发现悬垂的苯并噻唑官能团作为电子存储器,能够将电子聚集在催化活性位点,阻止电子和空穴复合。
通过这种设计的结构,光生电子能够更好的移动到还原位点,促进O2还原为H2O2,同时产生的空穴能够作为氧化活性位点,将呋喃甲醇氧化为呋喃甲酸。
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优化的光催化剂LCP-BT具有优异的催化活性,生成H2O2的产率达到868.3 μmol L-1 h-1,这个性能是对比的电荷随机传输聚合物LCP-1的9.8倍,在6 h内实现了95 %的呋喃甲醇转化率。
参考文献
Sizhe Li, Rong Ma, Chuanjun Tu, Weijie Zhang, Run Li, Yan Zhao, Kai A.I. Zhang, Programmed Charge Transfer in Conjugated Polymers with Pendant Benzothiadiazole Acceptor for Simultaneous Photocatalytic H2O2 Production and Organic Synthesis, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202421040
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202421040