河北農(nóng)業(yè)大學(xué)高書(shū)濤、高薇課題組選擇具有不同共軛程度的苯（BE）、二聯(lián)苯（DP）、三聯(lián)苯（TP）、四聯(lián)苯（QP）為構(gòu)筑單體制備了具有不同導(dǎo)價(jià)帶結(jié)構(gòu)、光響應(yīng)和光生電子分離傳輸能力的超交聯(lián)聚合物（HCPs）光催化劑，并成功用于光催化胺氧化和同步制備H2O2。
圖1 QP-HCPs結(jié)構(gòu)示意圖與催化胺氧化協(xié)同生成H2O2機(jī)理圖 胺氧化偶聯(lián)產(chǎn)物亞胺是藥物和具有生物活性的含氮有機(jī)化合物的重要合成中間體。H2O2作為一種重要的化學(xué)品在有機(jī)合成、造紙、燃料電池和水處理等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。光催化有氧氧化胺可同時(shí)制備亞胺和H2O2，是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化利用的一條有效途徑，制約這一反應(yīng)的關(guān)鍵在于如何實(shí)現(xiàn)光生電子-空穴的高效利用以及對(duì)O2的高效吸附活化，而開(kāi)發(fā)具有合適能帶結(jié)構(gòu)和高O2吸附容量的新型光催化劑則是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵。 HCPs是一類(lèi)由C、H、O、N等元素組成的典型多孔有機(jī)聚合物，可通過(guò)改變單體結(jié)構(gòu)和交聯(lián)模式調(diào)節(jié)其能帶結(jié)構(gòu)、光吸收及對(duì)O2的吸附能力?；诖耍颖鞭r(nóng)業(yè)大學(xué)高書(shū)濤、高薇課題組選擇具有不同共軛程度的BE、DP、TP、QP為構(gòu)筑單體，甲醛二甲基縮醛（FDA）為交聯(lián)劑制備了系列HCPs光催化劑，研究發(fā)現(xiàn)延長(zhǎng)單體的共軛程度可顯著提高HCPs的光生載流子分離-遷移效率，使其獲得更強(qiáng)的O2吸附能力，從而在光催化過(guò)程中更有效地活化O2產(chǎn)生O2?-或1O2中間體，催化胺的氧化和H2O2的生成。具有最大單體共軛程度的QP-HCPs表現(xiàn)出最佳的光催化胺氧化協(xié)同生成H2O2的活性，在455 nm LED照射下，60 min內(nèi)超過(guò)99%的芐胺即可被轉(zhuǎn)化為偶聯(lián)產(chǎn)物，H2O2的生成速率高達(dá)9.3 mmol gcat-1 h-1。特別是，在循環(huán)使用10次以后，QP-HCPs仍表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性和可回收性。這項(xiàng)工作不僅為設(shè)計(jì)合成高效的HCPs基光催化劑提供了新策略，而且為可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)胺氧化和同步制備H2O2提供了新思路。 圖2 系列HCPs光催化劑的能帶結(jié)構(gòu)（a），光電轉(zhuǎn)換性能（b）；QP-HCPs光催化芐胺氧化協(xié)同生成H2O2循環(huán)穩(wěn)定性（c）、（d）。 論文信息 Enhanced Photocatalytic Activity of Hyper-Cross-Linked Polymers Toward Amines Oxidation Coupled with H2O2 Generation via Extending Monomer's Conjugation Degree Xinhao Nie, Ying Zhao, Wei Gao,* Weihua Liu, Xiang Cheng, Yongjun Gao,* Ningzhao Shang, Shutao Gao,* and Chun Wang 論文第一作者為碩士研究生聶鑫浩 Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202203607
