離子熱合成三嗪-庚嗪基共聚物及其光催化“海水”制氫

將PCN在低共熔鹽(即氯化鈉/氯化鉀)中進(jìn)行簡單的后煅燒處理合成了一種三嗪-庚嗪的共聚物。

上述方法可調(diào)節(jié)聚合過程并優(yōu)化結(jié)構(gòu)，所構(gòu)筑的內(nèi)部三嗪-庚嗪供體-受體(D-A)異質(zhì)結(jié)構(gòu)**加速了界面電荷轉(zhuǎn)移(CT)，從而共同提高光催化活性 (420nm 處AQY = 60%)。該研究突出了在NaCl/KCl熔鹽中分子間D-A共聚物的構(gòu)建，該熔鹽具有較高的熔點但不含鋰，以調(diào)節(jié)PCN的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。

圖文導(dǎo)讀：

圖1 三嗪-庚嗪基共聚物的結(jié)構(gòu)示意和理論計算

a) 可能的三嗪-庚嗪基結(jié)構(gòu)，其中灰色、藍(lán)色、白色和紫色分別代表C, N, H和Na (或K)原子；

b) 共聚物的DFT電子性質(zhì)計算。

圖2 三嗪-庚嗪基共聚物的晶體結(jié)構(gòu)和元素組成

a) CN, CN-LiNa, CN-LiK和CN-NaK的XRD圖譜；

b) CN, CN-LiNa, CN-LiK和CN-NaK的FT-IR光譜；

c,d) CN-NaK的HRTEM圖像(內(nèi)插：選區(qū)放大)；

e) CN-NaK的EELS譜；

f) CN, CN-LiNa, CN-LiK和CN-NaK聚合物的N1s高分辨XPS譜圖。

圖3 三嗪-庚嗪基共聚物的光電性能

a) CN, CN-LiNa, CN-NaK和CN-LiK的UV-Vis吸收(內(nèi)插：數(shù)碼照片)；

b) CN, CN-LiNa, CN-NaK和CN-LiK的HOMO和LUMO能級位置；

c) CN, CN-LiNa, CN-NaK和CN-LiK的室溫穩(wěn)態(tài)PL光譜；

d) CN和CN-NaK的EIS曲線。

圖4 三嗪-庚嗪基共聚物的制氫活性

a) 三嗪-庚嗪基共聚物的光催化制氫速率；

b) 該工作與之前相關(guān)工作的AQY直接比較。

將PCN在合適的共晶熔融鹽中進(jìn)行簡單的后煅燒處理合成了一種高活性D-A共聚物，上述過程可加速聚合過程并調(diào)節(jié)形態(tài)、結(jié)構(gòu)、光電性能。表征表明CN-NaK雖然結(jié)晶度和光學(xué)吸收稍低一些，但比CN-LiK和CN-LiNa表現(xiàn)出更好的活性，認(rèn)為應(yīng)歸因于良好的DA結(jié)構(gòu)大大促進(jìn)了界面電荷載流子轉(zhuǎn)移。該研究利用熔鹽的化學(xué)性質(zhì)如極性和熱力學(xué)來合理調(diào)節(jié)PCN的結(jié)構(gòu)和活性，為合成構(gòu)造良好和高活性的光催化劑提供了一種簡單但非常有吸引力的途徑。