摘要：東華理工大學戴春輝課題組基于FRET策略設(shè)計并構(gòu)建了雙共軛聚電解質(zhì)光催化體系，通過陽離子型芴基聚電解質(zhì)與少量能量匹配的陰離子聚電解質(zhì)共混，有效減少芴基聚電解質(zhì)的熒光能量損失并改善其光生載流子傳輸性質(zhì)，使其在可見光下的析氫效率得到顯著提升。
關(guān)鍵詞：Macromolecular Chemistry and Physics，陰離子聚電解質(zhì)摻雜，芴基聚電解質(zhì)，光催化產(chǎn)氫，可見光
氫燃料被認為是未來社會理想的能量載體，它在空氣中燃燒時只產(chǎn)生水，而釋放出的能量能達到傳統(tǒng)汽油燃料的近三倍。作為一種技術(shù)簡單且成本低的技術(shù)手段，利用太陽能驅(qū)動水分解產(chǎn)生氫氣近年來受到研究人員的廣泛關(guān)注，表現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。然而，目前報導的光催化劑大多為過渡金屬化合物如金屬氧化物、硫化物和氮化物等，普遍存在對太陽光利用率低、成本高、地球儲量有限及可能帶來一定的環(huán)境毒害等缺陷。因此，開發(fā)光催化效率高且價格低廉的光催化劑用于大規(guī)模水分解產(chǎn)氫勢在必行。 作為一類十分重要的共軛高分子材料，共軛聚電解質(zhì)（CPEs）憑借其光捕獲能力強、穩(wěn)定性好及水分散性優(yōu)異等特點，近來在光催化水分解產(chǎn)氫領(lǐng)域取得了令人矚目的進展。與傳統(tǒng)無機光催化材料相比，CPEs的能帶及光物理特性能夠通過簡便的合成化學方法在分子水平上進行精巧的調(diào)控，使其成為非常有開發(fā)潛力的一類有機光催化材料。自從我們首次報導CPEs用于光催化水分解產(chǎn)氫以來（Sol. RRL 2019, 3, 800255.），通過共軛主鏈及側(cè)鏈修飾，不同分子結(jié)構(gòu)類型的CPEs 陸續(xù)被報導，光催化產(chǎn)氫性能也不斷提高。盡管取得一定的進展，到目前為止開發(fā)高性能CPEs光催化劑仍存在較大的挑戰(zhàn)，部分原因是由于CPEs本身的載流子傳輸效率較低，并且在光催化過程中CPEs常常通過較強的熒光輻射損失部分能量。 針對上述問題，本文基于FRET策略設(shè)計并構(gòu)建了雙聚電解質(zhì)光催化體系，在該混合體系中，陽離子型芴基聚電解質(zhì)（PFN-Br）和陰離子型聚電解質(zhì)（PCP-2F-Li）分別作為能量供體和受體。由于靜電吸引作用，電荷相反的兩種聚電解質(zhì)能夠緊密地組裝在一起，從而拉近能量供體和受體之間的距離，提高納米粒子內(nèi)能量傳遞的效率。此外，研究發(fā)現(xiàn)，PCP-2F-Li摻雜量的不斷增多使聚電解質(zhì)共混物的熒光不斷降低至完全猝滅，且摻雜后其光生載流子傳輸效率得到顯著提高。當共混摩爾比為10（PFN-Br/PCP-2F-Li）時，聚電解質(zhì)共混物的析氫速率可達1346 μmol h-1 g-1，相比之下，單一PFN-Br和PCP-2F-Li在相同條件下的析氫速率分別為549 μmol h-1 g-1和125 μmol h-1 g-1。我們希望這種摻雜的策略可以廣泛應(yīng)用于構(gòu)建多種類型的雙聚電解質(zhì)光催化體系并在光催化水分解產(chǎn)氫領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。相關(guān)論文在線發(fā)表在Macromolecular Chemistry and Physics上，并被選為該刊的封面文章（Front Cover）。 上述研究工作得到了國家自然科學基金青年基金項目（No. 21905122）、江西省自然科學基金面上項目（20202BAB20300）及東華理工大學博士科研啟動基金項目（No. DHBK2019272）的支持。 WILEY 論文信息： Significantly Enhanced Visible-Light H2 Evolution of Polyfluorene Polyelectrolyte by Anionic Polyelectrolyte Doping Yue Deng, Chao Zeng, Xiaoman Yang, Zhonglin Liu, and Chunhui Dai* Macromolecular Chemistry and Physics DOI: 10.1002/macp.202100244
