三(4-乙炔苯基)胺类共轭微孔聚合物的合成及光催化性能研究

来源 :郑州轻工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuhui098
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为解决化石燃料匮乏以及相关环境污染问题,利用太阳能转化为氢能成为当下热点问题,研究探索新型多官能团单体对高性能光催化剂的设计构筑及应用研究具有重要的意义和价值。共轭微孔聚合物由于具有光吸收率高、稳定性好、来源广泛、价格低廉、合成方法多样、结构和能级水平易于调控等特点,在光催化水分解制氢领域显示出潜在的应用价值。本文主要是以三(4-乙炔苯基)胺为合成单元,通过连接苯并噻二唑类单体而合成一系列共轭微孔聚合物,主要内容包括:1、为了开发新型的多官能团单体和探索聚合单元的连接位置对聚合物光催化性能的影响,通过Sonogashira-Hagihara交叉偶联反应合成了四种基于三(4-乙炔苯基)胺单元和苯并噻二唑单元的共轭微孔聚合物,苯并噻二唑单元在四种聚合物FS1、FS2、FS3和FS4中的连接位置分别为:5,6-位、4,5-位、4,6-位和4,7-位,通过傅里叶红外变换、紫外吸收、荧光分析、X射线衍射、热重分析、BET等测试对聚合物进行形貌和性能分析。初步研究发现:苯并噻二唑单元在聚合物中连接位置的变化可以有效调控聚合物性能;可见光驱动下,四种聚合物均具有光催化析氢性能,其中4,7-位连接的聚合物FS4性能最好,其析氢效率高达115.74μmol g-1 h-1,为FS1的三倍左右。2、为了开发新型高性能多官能团单体和探索取代基效应对CMPs光催化水分解性能的影响,采用Sonogashira-Hagihara偶联合成的方法制备了两种基于三(4-乙炔苯基)胺类的共轭微孔聚合物FS4和FS5,通过对聚合物材料进行形貌、热稳定性能、光学性能、多孔性能及可见光驱动下光催化水分解性能等分析,研究了取代基效应对材料性能的影响。研究表明:可见光下,苯并噻二唑单元上无取代基的FS4和苯并噻二唑单元5-位上带有甲基的FS5的光催化析氢速率分别为115.74和100.61μmol g-1 h-1,说明三(4-乙炔苯基)胺类CMPs具有良好的光催化水分解性能,三(4-乙炔苯基)胺为一种性能优异的CMPs多官能团构筑单体;甲基的存在可以调控聚合物的共轭水平,进而对聚合物的禁带宽度进行调节,但对聚合物的光催化分解水析氢的性能影响较小。
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