高等学校化学学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (3): 456.doi: 10.7503/cjcu20190647
• 庆祝《高等学校化学学报》复刊40周年专栏 • 上一篇 下一篇
罗威,梁佑才,胡志诚,唐浩然,刘孝诚,邢晔彤,黄飞
收稿日期:
2019-12-10
出版日期:
2020-03-10
发布日期:
2020-02-07
通讯作者:
黄飞
作者简介:
黄 飞, 男, 博士, 教授, 主要从事有机光电功能材料方面的研究. E-mail: msfhuang@scut.edu.cn
基金资助:
LUO Wei,LIANG Youcai,HU Zhicheng,TANG Haoran,LIU Xiaocheng,XING Yetong,HUANG Fei
Received:
2019-12-10
Online:
2020-03-10
Published:
2020-02-07
Contact:
Fei HUANG
Supported by:
摘要:
制备了聚({4,8-双[(2,5,8,11,14,17,20-七氧二十二烷-22-基)氧基]苯并[1,2-b∶4,5-b']二噻吩}-交替-[2,5-二(噻唑-2-基)吡嗪])(P7O-2N-2N)和聚({4,8-双[(2,5,8,11,14,17,20-七氧二十二烷-22-基)氧基]苯并[1,2-b∶4,5-b']二噻吩}-交替-[3,6-双(5-溴-2-噻吩基)-1,2,4,5-四嗪])(P7O-4N)2个亲水性共轭聚合物, 通过调节主链含氮杂环上氮原子的位置, 系统研究了主链结构对材料吸收光谱、 能级、 氢结合自由能及光催化性能的影响. 研究发现, 与P7O-2N-2N相比, P7O-4N表现出更强的链间聚集、 更低的氢结合自由能及更好的光催化制氢性能.
中图分类号:
TrendMD:
罗威, 梁佑才, 胡志诚, 唐浩然, 刘孝诚, 邢晔彤, 黄飞. 新型亲水性共轭聚合物的制备及光催化制氢性能. 高等学校化学学报, 2020, 41(3): 456.
LUO Wei, LIANG Youcai, HU Zhicheng, TANG Haoran, LIU Xiaocheng, XING Yetong, HUANG Fei. Preparation of Novel Hydrophilic Conjugated Polymers and Their Applicationin Photocatalytic Hydrogen Evolution . Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(3): 456.
Scheme 1 Synthetic routes of 2,5-bis(5-bromothiazol-2-yl)pyrazine(2N-2N, 3), 3,6-bis(5-bromothiophen-2-yl)-1,2,4,5-tetrazine)(4N, 6), P7O-2N-2N and P7O-4N
Polymer | Mn | λedge/nm | HOMO/eV | LUMO/eV | Eopt/eV | |
---|---|---|---|---|---|---|
Solution | Film | |||||
P7O-2N-2N | 15600 | 604 | 629 | -5.14 | -3.67 | 1.89 |
P7O-4N | 12700 | 624 | 655 | -5.09 | -3.48 | 1.97 |
Table 1 Molecular weights, optical properties, and energy levels of P7O-2N-2N and P7O-4N
Polymer | Mn | λedge/nm | HOMO/eV | LUMO/eV | Eopt/eV | |
---|---|---|---|---|---|---|
Solution | Film | |||||
P7O-2N-2N | 15600 | 604 | 629 | -5.14 | -3.67 | 1.89 |
P7O-4N | 12700 | 624 | 655 | -5.09 | -3.48 | 1.97 |
[1] | Walter M. G., Warren E. L., McKone J. R., Boettcher S. W., Mi Q., Santori E. A., Lewis N. S ., Chem. Rev., 2010, 110( 11), 6446— 6473 |
[2] | Fujishima A., Honda K ., Nature, 1972, 238, 37— 38 |
[3] | Zhang J., Zhu Z. P., Feng X. L ., Chem. Eur. J., 2014, 20( 34), 10632— 10635 |
[4] | Ding C., Shi J., Wang Z., Li C ., ACS Catal., 2016, 7( 1), 675— 688 |
[5] | Ong W. J., Tan L. L., Ng Y. H., Yong S. T., Chai S. P ., Chem. Rev., 2016, 116( 12), 7159— 7329 |
[6] | Zhang C. L., Huang D. Y., Sun M. H., Ouyang Y. T., Wang C., Li X. Y., Chen L. H., Su B. L ., Chem. J. Chinese Universities, 2017, 38( 3), 471— 478 |
( 张春磊, 黄丹娅, 孙明慧, 欧阳逸挺, 王超, 李小云, 陈丽华, 苏宝连 . 高等学校化学学报, 2017, 38( 3), 471— 478) | |
[7] | Chen S., Takata T., Domen K ., Nat. Rev. Mater., 2017, 2, 17050 |
[8] | Yao H. F., Ye L., Zhang H., Li S. S., Zhang S. Q., Hou J. H ., Chem. Rev., 2016, 116( 12), 7397— 7457 |
[9] | Li Y. F ., Acc. Chem. Res., 2012, 45( 5), 723— 733 |
[10] | Liu C., Wang K., Gong X., Heeger A. J ., Chem. Soc. Rev., 2016, 45( 17), 4825— 4846 |
[11] | Cheng Y. J., Yang S. H., Hsu C. S ., Chem. Rev., 2009, 109( 11), 5868— 5923 |
[12] | Vyas V. S., Lau V. W. H., Lotsch B. V ., Chem. Mater., 2016, 28( 15), 5191— 5204 |
[13] | Zhang G. G., Lan Z. A., Wang X. C ., Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55( 51), 15712— 15727 |
[14] | Fu J. W., Yu J. G., Jiang C. J., Cheng B ., Adv. Energy Mater., 2018, 8( 3), 1701503 |
[15] | Wang L., Zhang Y., Chen L., Xu H. X., Xiong Y. J ., Adv. Mater., 2018, 30( 48), 1801955 |
[16] | Yang C., Huang W., Silva L. C. D., Zhang K. A. I., Wang X. C ., Chem. Eur. J., 2018, 24( 66), 17454— 17458 |
[17] | Lan Z. A., Fang Y. X., Zhang Y. F., Wang X. C ., Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57( 2), 470— 474 |
[18] | Ou H. H., Chen X. R., Lin L. H., Fang Y. X., Wang X. C ., Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57( 28), 8729— 8733 |
[19] | Dai C. H., Liu B ., Energy Environ. Sci., 2020, Doi: 10.1039/C9EE01935A |
[20] | Zhao Y. S., Tan H. J., Yang N. L., Wang D ., Adv. Sci., 2018, 5( 12), 1800959 |
[21] | Wang X. C., Maeda K., Thomas A., Takanabe K., Xin G., Carlsson J. M., Domen K., Antonietti M ., Nat. Mater., 2009, 8, 76— 80 |
[22] | Lau V. W. H., Moudrakovski I., Botari T., Weinberger S., Mesch M. B., Duppel V., Senker J., Blum V., Lotsch B. V ., Nat. Commun., 2016, 7, 12165 |
[23] | Wang H., Wang B., Bian Y. R., Dai L. M ., ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9( 26), 21730— 21737 |
[24] | Liu C. Y., Huang H. W., Ye L. Q., Yu S. X., Tian N., Du X., Zhang T. R., Zhang Y. H ., Nano Energy, 2017, 41, 738— 748 |
[25] | Yu S. X., Li J. Y., Zhang Y. H., Li M., Dong F., Zhang T. R., Huang H. W ., Nano Energy, 2018, 50, 383— 392 |
[26] | Christoforidis K. C., Syrgiannis Z., Parola V. L., Montini T., Petit C., Stathatos E., Godin R., Durrant J. R., Prato M., Fornasier P ., Nano Energy, 2018, 50, 468— 478 |
[27] | Wang H., Bian Y. R., Hu J. T., Dai L. M ., Appl. Catal. B Environ., 2018, 238, 592— 598 |
[28] | Lin B., Yang G. D., Wang L. Z ., Angew. Chem., 2019, 131( 64), 4635— 4639 |
[29] | Zhang J., Dong Y. M., Liu X., Li H. X ., Chem. J. Chinese Universities, 2019, 40( 1), 123— 129 |
( 张晶, 董玉明, 刘湘, 李和兴 . 高等学校化学学报, 2019, 40( 1), 123— 129) | |
[30] | Lei W. Y., Mi Y., Feng R. J., Liu P., Hu S., Yue J. G., Liu X. F., Rodriguez J. A., Wang J. O., Zheng L., Tang K., Zhu S. X., Liu G., Liu M. H ., Nano Energy, 2018, 50, 552— 561 |
[31] | Huang W. Y., Shen Z. Q., Cheng J. Z., Liu L. L., Yang K., Chen X. R., Wen H. R., Liu S. Y ., J. Mater. Chem. A., 2019, 7( 42), 24222— 24230 |
[32] | Vyas V. S., Haase F., Stegbauer L., Savasci G., Podjaski F., Ochsenfeld C., Lotsch B. V ., Nat. Commun., 2015, 6, 8508 |
[33] | Sprick R. S., Jiang J. X., Bonillo B., Ren S. J., Ratvijitvech T., Guiglion P., Zwijnenburg M. A., Adams D. J., Cooper A. I ., J. Am. Chem. Soc., 2015, 137( 9), 3265— 3270 |
[34] | Li L. W., Cai Z. X., Wu Q. H., Lo W. Y., Zhang N., Chen L. X., Yu L. P ., J. Am. Chem. Soc., 2016, 138( 24), 7681— 7686 |
[35] | Yang C., Ma B. C., Zhang L. Z., Lin S., Ghasimi S., Landfester K., Zhang K. A. I., Wang X. C ., Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55( 32), 9202— 9206 |
[36] | Sprick R. S., Bonillo B., Clowes R., Guiglion P., Brownbill N. J., Slater B. J., Blanc F., Zwijnenburg M. A., Adams D. J., Cooper A. I ., Angew. Chem., 2016, 128( 5), 1824— 1828 |
[37] | Li L. W., Hadt R. G., Yao S. Y., Lo W. Y., Cai Z. X., Wu Q. H., Pandit B., Chen L. X., Yu L. P ., Chem. Mater., 2016, 28( 15), 5394— 5399 |
[38] | Wang L., Wan Y. Y., Ding Y. J., Wu S. K., Zhang Y., Zhang X. L., Zhang G., Xiong Y. J., Wu X. J., Yang J. L., Xu H. X ., Adv. Mater., 2017, 29( 38), 1702428 |
[39] | Pati P. B., Damas G., Tian L., Fernandes D. L. A., Zhang L., Pehlivan I. B., Edvinsson T., Araujo C. M., Tian H. N ., Energy Environ. Sci., 2017, 10, 1372— 1376 |
[40] | Lu H., Hu R., Bai H. T., Chen H., Lv F. T., Liu L. B., Wang S., Tian H ., ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9( 12), 10355— 10359 |
[41] | Chen J., Dong C. L., Zhao D. M., Huang Y. C., Wang X. X., Samad L., Dang L. N., Shearer M., Shen S. S., Guo L. J ., Adv. Mater., 2017, 29( 21), 1606198 |
[42] | Woods D. J., Sprick R. S., Smith C. L., Cowan A. J., Cooper A. I ., Adv. Energy Mater. 2017, 7( 22), 1700479 |
[43] | Zong X. P., Miao X., Hua S. X., An L., Gao X., Jiang W. S., Qu D., Zhou Z. J., Liu X. Y., Sun Z. C ., Appl. Catal. B Environ., 2017, 211, 98— 105 |
[44] | Yu F. T., Wang Z. Q., Zhang S. C., Ye H. N., Kong K. Y., Gong X. Q., Hua J. L., Tian H ., Adv. Funct. Mater., 2018, 28( 47), 1804512 |
[45] | Tseng P. J., Chang C. L., Chan Y. H., Ting L. Y., Chen P. Y., Liao C. H., Tsai M. L., Chou H. H ., ACS Catal., 2018, 8( 9), 7766— 7772 |
[46] | Wang Z. J., Yang X. Y., Yang T. G., Zhao Y. B., Wang F., Chen Y., Zeng J. H., Yan C., Huang F., Jiang J. X ., ACS Catal., 2018, 8( 9), 8590— 8596 |
[47] | Shu C., Zhao Y. B., Zhang C., Gao X. M., Ma W. M., Ren S. B., Wang F., Chen Y., Zeng Y. C., Zeng J. H., Jiang J. X ., ChemSusChem, 2019, 12, 1— 8 |
[48] | Xu Y. F., Mao N., Feng S., Zhang C., Wang F., Chen Y., Zeng J. H., Jiang J. X ., Macromol. Chem. Phys., 2019, 218( 14), 1700049 |
[49] | Tian B., Tian B. N., Smith B., Scott M. C., Hua R. N., Lei Q., Tian Y ., Nat. Commun., 2018, 9, 1397 |
[50] | Sachs M., Sprick R. S., Pearce D., Hillman S. A. J., Monti A., Guilbert A. A. Y., Brownbill N. J., Dimitrov S., Shi X. Y., Blanc F., Zwijnenburg M. A., Nelson J., Durrant J. R., Cooper A. I ., Nat. Commun., 2018, 9, 4968 |
[51] | Zhang X., Shen F., Hu Z. C., Wu Y. C., Tang H. R., Jia J. C., Wang X. H., Huang F., Cao Y ., ACS Sustain. Chem. Eng., 2019, 7( 4), 4128— 4235 |
[52] | Zhang K., Huang F., Cao Y ., Acta Polym. Sin., 2017, ( 9), 1400— 1414 |
( 张凯, 黄飞, 曹镛 . 高分子学报, 2017, ( 9), 1400— 1414 | |
[53] | Huang F., Bao Z. S., Geng Y. H., Wang X. H., Wang L. X., Ma Y. G., Hou J. H., Hu W. P., Pei J., Dong H. L., Wang S., Li Z., Shuai Z. G., Li Y. F., Cao Y ., Acta Polym. Sin., 2019, 50( 10), 988— 1046 |
( 黄飞, 薄志山, 耿延候, 王献红, 王利祥, 马於光, 侯剑辉, 胡文平, 裴坚, 董焕丽, 王树, 李振, 帅志刚, 李永舫, 曹镛 . 高分子学报, 2019, 50( 10), 988— 1046) | |
[54] | Hu Z. C., Zhang X., Yin Q. W., Liu X. C., Jiang X. F., Cheng Z. M., Yang X. Y., Huang F., Cao Y ., Nano Energy, 2019, 60, 775— 783 |
[55] | Hu Z. C., Wang Z. F., Zhang X., Tang H. R., Liu X. C., Huang F., Cao Y ., Science, 2019, 13, 33— 42 |
[56] | Dai C., Panahandeh-fard M., Gong X. Z., Xue C., Liu B ., Sol. RRL, 2019, 3( 3), 1800255 |
[57] | Li R., Byun J., Huang W., Ayed C., Wang L., Zhang K. A. I ., ACS Catal., 2018, 8( 6), 4735— 4750 |
[58] | Damas C. B., Marchiori C. F. N., Araujo C. M ., J. Phys. Chem. C, 2019, 123( 42), 25531— 25542 |
[59] | Xiang Y. G., Wang X. P., Rao L., Wang P., Huang D., Ding X., Zhang X. H., Wang S. Y., Chen H., Zhu Y. F ., ACS Energy Lett., 2018, 3( 10), 2544— 2549 |
[60] | Yang C., Ma B. C., Zhang L. Z., Lin S., Ghasimi S., Landfester K., Zhang K. A. I., Wang X. C ., Angew. Chem., 2016, 128( 32), 9348— 9352 |
[61] | Li H., Tsai C., Koh A. L., Cai L., Contryman A. W., Fragapane A. H., Zhao J., Han H. S., Manoharan H. C., Abild-Pedersen F., Nørskov J. K., Zheng X. L ., Nat. Mater., 2016, 15, 48— 53 |
[62] | Ling C. Y., Shi L., Ouyang Y. X., Wang J. L ., Chem. Mater., 2016, 28( 24), 9026— 9032 |
[63] | Hisatomi T., Kubota J., Domen K ., Chem. Soc. Rev., 2014, 43, 7520— 7535 |
[64] | Lin K. W., Wang Z. F., Hu Z. C., Luo P., Yang X. Y., Zhang X., Rafiq M., Huang F., Cao Y ., J. Mater. Chem. A, 2019, 7( 32), 19087— 19093 |
[65] | Yang X. Y., Hu Z. C., Yin Q. W., Shu C., Jiang X. F., Zhang J., Wang X. H., Jiang J. X., Huang F., Cao Y ., Adv. Funct. Mater., 2019, 29( 13), 1808156 |
[1] | 桂晨, 王颢霖, 邵柏璇, 杨育景, 徐光青. 熔盐辅助法制备g-C3N4纳米结构及其光催化制氢性能[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(3): 827. |
[2] | 孙亚光, 张含烟, 明涛, 徐宝彤, 高雨, 丁茯, 徐振和. ZnIn2S4/g-C3N4复合材料的制备及可见光催化制氢性能[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(10): 3160. |
[3] | 刘吉林, 米红玉, 关明明, 郇延富, 费强, 张志权, 冯国栋. 一种可用于检测苦味酸的水溶性共轭聚合物荧光传感器的制备及应用[J]. 高等学校化学学报, 2017, 38(12): 2163. |
[4] | 谭淑贞, 马海霞, 刘薇, 赵洪池, 武永刚, 巴信武. 含联芴烯单元共轭聚合物的合成及表征[J]. 高等学校化学学报, 2014, 35(6): 1355. |
[5] | 赵伟良, 李琮, 韩旭, 黎挺挺, 张桂菊, 甘欣, 李褔敏, 傅文甫. 硫代多联吡啶铂(Ⅱ)配合物的合成、性质及在光催化制氢中的应用[J]. 高等学校化学学报, 2014, 35(10): 2214. |
[6] | 张卫民, 冯宇, 刁开盛, 孙丽, 洪芳, 苏智兴, 胡玉平. 聚(茚并芴-三苯胺)的合成及性能[J]. 高等学校化学学报, 2013, 34(9): 2233. |
[7] | 黄艳琴, 秦伟胜, 任厚基, 曹国益, 刘兴奋, 黄维. 基于阳离子型共轭聚合物和核酸适体的腺苷检测新方法[J]. 高等学校化学学报, 2012, 33(10): 2213. |
[8] | 穆劲, 陈丽莉, 康诗钊, 李向清. 曙红-碳纳米管-NiO光催化体系的构建及光催化还原水制氢性能[J]. 高等学校化学学报, 2012, 33(09): 2080. |
[9] | 秦瑞平, 宋桂林, 蒋玉荣, 薄志山. 平面型给-受体共轭聚合物的合成及在体异质结聚合物太阳能电池中的应用[J]. 高等学校化学学报, 2012, 33(04): 828. |
[10] | 黄瑶, 朱召进, 徐景坤, 卢宝阳, 岳瑞瑞. 丙烯酸接枝邻苯二酚衍生物的二次聚合[J]. 高等学校化学学报, 2012, 33(03): 608. |
[11] | 黄炜 杜春苹 谢美然 张以群 张俊美. 含4-叔丁基环己基和烯烃共轭结构的双苯并噻唑类聚合物的合成及性能[J]. 高等学校化学学报, 2011, 32(8): 1908. |
[12] | 张小平 黄艳琴 樊春海 黄维. 基于阳离子型共轭聚合物与酶底物探针的磷酸酯酶检测新方法[J]. 高等学校化学学报, 2011, 32(11): 2548. |
[13] | 卢晓梅, 范曲立, 张广维, 浦侃裔, 黄维. 非共价键自组装制备聚对苯撑乙炔/聚丙烯酸水溶性荧光纳米粒子及其光物理行为研究[J]. 高等学校化学学报, 2010, 31(3): 597. |
[14] | 羊小海, 王胜锋, 王柯敏, 罗晓明, 谭蔚泓, 崔亮. 基于阳离子荧光共轭聚合物和核酸适体探针的蛋白质检测新方法[J]. 高等学校化学学报, 2009, 30(5): 899. |
[15] | 张广维,范曲立,黄维 . 新型聚苯撑乙烯类阳离子共轭聚合物的合成及其荧光猝灭行为[J]. 高等学校化学学报, 2009, 30(2): 413. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||