#化学每日一文# 【广东工业大学|基于二苯并噻吩砜多孔聚合物光解水制氢研究】
引用本文：王首明, 黄晓锋, 罗锦新, 等. 基于二苯并噻吩砜多孔聚合物光解水制氢研究[J]. 化学试剂, 2022,44(8)：1184-1190
DOI: 10.13822 /j.cnki.hxsj.2022.0020
投稿网址：https://t.cn/A6Sbk8xU
背景介绍
利用太阳光分解水制氢被认为是一种将太阳能转换为化学能的简便且经济高效的技术，更是解决能源危机和环境污染的理想途径之一。光催化制氢效率在很大程度上取决于光催化剂的性质，因此，开发高效的光催化剂至关重要。共轭多孔聚合物已经成为另一类有机光催化剂，因为其电子结构可以更加容易地通过化学结构精确调控。然而，大多数报道的共轭多孔聚合物的光解水制氢效率相对较低。有机共轭多孔聚合物光催化剂的合理结构设计是实现高光催化性能的关键之一。本文设计了苯并双噻吩和苯并双呋喃，分别与二苯并噻吩砜通过Suzuki偶联聚合制备两种新型给体-受体型共轭多孔聚合物：PBDFSO和PBDTSO，并系统研究氧/硫杂原子对共轭多孔聚合物的光吸收、化学能级以及光解水制氢性能的影响。
文章亮点
制备了两种基于二苯并噻吩砜单元的新型有机共轭多孔聚合物PBDFSO和PBDTSO；
两种共轭多孔聚合物都具有较宽的光学吸收范围、合适的光学带隙、并具有光解水制氢的能力；
含硫原子多孔聚合物PBDTSO在使用抗坏血酸作为牺牲剂时，模拟太阳光照射下展现出1973 μmol/(g·h)的析氢速率，高于含氧原子的多孔聚合物PBDFSO的析氢速率，并具有较好的光稳定性；
通过杂原子取代可以优化多孔聚合物结构，从而有效提高聚合物催化剂的光催化活性。
内容介绍
1实验部分
1.1 实验方法
1.1.1 3,7-二溴二苯并噻吩砜（M1）的合成
将2.16 g（10 mmol）二苯并噻吩砜加入到250 mL的单口圆底烧瓶, 随后缓慢加入50 mL的浓硫酸搅拌均匀，再分批次加入3.60 g（20 mmol）N-溴代丁二酰亚胺，室温反应24 h后倒入蒸馏水中，抽滤获得粗产物，依次用蒸馏水、甲醇多次冲洗，用氯仿重结晶得到2.43 g白色晶体，产率65%。
1.1.2聚合物PBDFSO合成
在手套箱中取86.6 mg（0.1 mmol）化合物M2a、58.8 mg（0.2 mmol）化合物M1、6 mg 四三苯基膦钯于15 mL耐压瓶，然后再加入0.5 mL （2 mol/L) 碳酸钾溶液和5 mL氯苯，回流反应48 h。冷却后将反应液沉降于甲醇中，依次用甲醇、正己烷抽提各24 h，烘干剩余固体，最后得到73 mg黄色粉末固体，产率59%。
2结果与讨论
2.1 聚合物的合成与物理性质
通过Suzuki偶联反应制备了两种目标多孔共轭聚合物PBDFSO和PBDTSO。合成的多孔共轭聚合物均为粉末状固体，不溶于甲醇、正己烷、二氯甲烷和四氢呋喃等常见的有机溶剂。为了进一步确认聚合物的分子结构，通过红外光谱仪和固态核磁共振对其进行测试分析。图1a是样品的红外光谱，在827 cm-1处出现了噻吩环上C-S键的伸缩振动峰，1059 cm-1出现了苯并双呋喃上C-O键的伸缩振动峰，以及1160 cm-1处出现了二苯并噻吩砜的O=S=O键的伸缩振动，这证实了聚合物结构。
2.2聚合物的光学和电化学性
光解水制氢基本过程如图2a所示，光催化剂吸收太阳光，光生电子空穴，电子空穴迁移到催化剂与水的界面，电子与水发生反应生成氢气，空穴被牺牲剂消耗。催化剂的禁带宽度应满足大于1.23 eV，导带和价带应满足光解水最低能级要求，如图2b所示。因此通过固体分光光度计和循环伏安法测定聚合物的光学带隙和化学能级。
2.3聚合物的光催化性能
聚合物的光解水制氢测试结果如图3a所示，测试条件为5 mg聚合物，50 mL（0.2mol/L）的抗坏血酸溶液，使用模拟太阳光氙灯（λ > 300 nm）照射，通过气相色谱检测产氢量。
3结论
通过Suzuki偶联聚合，制备了两种基于二苯并噻吩单元的新型有机共轭多孔聚合物，并将其作为光催化剂应用于光解水制氢。其中聚合物PBDTSO的光解水制氢速率达到1973 μmol/(g·h)，略高于PBDFSO。通过聚合物的光学吸收、化学能级、比较面积等性质研究，考察氧/硫杂原子取代对光催化性能的影响。结果表明，聚合物PBDFSO和PBDTSO具有相似的光学吸收、能级和良好的热稳定性，但由于PBDTSO具有较大的比表面积，更多的光催化活性中心，光解水制氢性能较好。研究结果为设计新型共轭多孔聚合物光催化剂提供了参考。
引用本文：王首明, 黄晓锋, 罗锦新, 等. 基于二苯并噻吩砜多孔聚合物光解水制氢研究[J]. 化学试剂, 2022,44(8)：1184-1190
DOI: 10.13822 /j.cnki.hxsj.2022.0020
投稿网址：https://t.cn/A6Sbk8xU
背景介绍
利用太阳光分解水制氢被认为是一种将太阳能转换为化学能的简便且经济高效的技术，更是解决能源危机和环境污染的理想途径之一。光催化制氢效率在很大程度上取决于光催化剂的性质，因此，开发高效的光催化剂至关重要。共轭多孔聚合物已经成为另一类有机光催化剂，因为其电子结构可以更加容易地通过化学结构精确调控。然而，大多数报道的共轭多孔聚合物的光解水制氢效率相对较低。有机共轭多孔聚合物光催化剂的合理结构设计是实现高光催化性能的关键之一。本文设计了苯并双噻吩和苯并双呋喃，分别与二苯并噻吩砜通过Suzuki偶联聚合制备两种新型给体-受体型共轭多孔聚合物：PBDFSO和PBDTSO，并系统研究氧/硫杂原子对共轭多孔聚合物的光吸收、化学能级以及光解水制氢性能的影响。
文章亮点
制备了两种基于二苯并噻吩砜单元的新型有机共轭多孔聚合物PBDFSO和PBDTSO；
两种共轭多孔聚合物都具有较宽的光学吸收范围、合适的光学带隙、并具有光解水制氢的能力；
含硫原子多孔聚合物PBDTSO在使用抗坏血酸作为牺牲剂时，模拟太阳光照射下展现出1973 μmol/(g·h)的析氢速率，高于含氧原子的多孔聚合物PBDFSO的析氢速率，并具有较好的光稳定性；
通过杂原子取代可以优化多孔聚合物结构，从而有效提高聚合物催化剂的光催化活性。
内容介绍
1实验部分
1.1 实验方法
1.1.1 3,7-二溴二苯并噻吩砜（M1）的合成
将2.16 g（10 mmol）二苯并噻吩砜加入到250 mL的单口圆底烧瓶, 随后缓慢加入50 mL的浓硫酸搅拌均匀，再分批次加入3.60 g（20 mmol）N-溴代丁二酰亚胺，室温反应24 h后倒入蒸馏水中，抽滤获得粗产物，依次用蒸馏水、甲醇多次冲洗，用氯仿重结晶得到2.43 g白色晶体，产率65%。
1.1.2聚合物PBDFSO合成
在手套箱中取86.6 mg（0.1 mmol）化合物M2a、58.8 mg（0.2 mmol）化合物M1、6 mg 四三苯基膦钯于15 mL耐压瓶，然后再加入0.5 mL （2 mol/L) 碳酸钾溶液和5 mL氯苯，回流反应48 h。冷却后将反应液沉降于甲醇中，依次用甲醇、正己烷抽提各24 h，烘干剩余固体，最后得到73 mg黄色粉末固体，产率59%。
2结果与讨论
2.1 聚合物的合成与物理性质
通过Suzuki偶联反应制备了两种目标多孔共轭聚合物PBDFSO和PBDTSO。合成的多孔共轭聚合物均为粉末状固体，不溶于甲醇、正己烷、二氯甲烷和四氢呋喃等常见的有机溶剂。为了进一步确认聚合物的分子结构，通过红外光谱仪和固态核磁共振对其进行测试分析。图1a是样品的红外光谱，在827 cm-1处出现了噻吩环上C-S键的伸缩振动峰，1059 cm-1出现了苯并双呋喃上C-O键的伸缩振动峰，以及1160 cm-1处出现了二苯并噻吩砜的O=S=O键的伸缩振动，这证实了聚合物结构。
2.2聚合物的光学和电化学性
光解水制氢基本过程如图2a所示，光催化剂吸收太阳光，光生电子空穴，电子空穴迁移到催化剂与水的界面，电子与水发生反应生成氢气，空穴被牺牲剂消耗。催化剂的禁带宽度应满足大于1.23 eV，导带和价带应满足光解水最低能级要求，如图2b所示。因此通过固体分光光度计和循环伏安法测定聚合物的光学带隙和化学能级。
2.3聚合物的光催化性能
聚合物的光解水制氢测试结果如图3a所示，测试条件为5 mg聚合物，50 mL（0.2mol/L）的抗坏血酸溶液，使用模拟太阳光氙灯（λ > 300 nm）照射，通过气相色谱检测产氢量。
3结论
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#言承旭[超话]#
【禁娱公告】
（2022年5月12日）
2008年5月12日是汶川大地震祭日，为缅怀逝者，悼念同胞，禁娱一天，汶川，我们永远不会忘记，愿山河无恙，国泰民安！
注意事项：
禁发表相关不恰当言论；
禁带大名发布一切安利向、娱乐向话题；
遇挑事或批皮黑子时，不给热度，投稿即可。
超话可日常签到，评论时请慎言！
请旭迷们互相监督，若发现有旭迷发表过度言论，请积极私信劝删，或私信 超话管理员屏蔽！
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#迪丽热巴[超话]##迪丽热巴0603生日快乐#
热爱不止，祝福无限♾
【2022迪丽热巴生贺祝福征集】
「 ️嗨，各位阿丝们～
幸福的6月即将到来，大家一定有很多祝福、期待、想念以及心里的话想要告诉她，在此京京为大家准备了三种投稿方式，请狠狠的向京京砸过来o(｀ω´ )o[送花花]，把更多的爱意传达给@Dear-迪丽热巴
本京将在优秀内容中抽取3名阿丝儿，送出生贺周边全套大礼包一份。大家加油冲鸭～冲鸭～
✨投稿方式：
1⃣️ 本次活动以美食、信件（可手写）、手帐/绘画，三类进行投稿，不限城市
2⃣️ 图文，视频等方式均可
3⃣️ 视频横版录制，30s以上，尽量保证高清无杂音，禁带BGM，字幕，水印
✨投稿格式：
【0603生贺祝福】+投稿方式（如：信件）+所在城市+微博ID
稿件发送至邮箱：dlrbbjfh@126.com
活动截止时间：2022年5月16日
#迪丽热巴纪云禾#
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活动截止时间：2022年5月16日
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