新型咔唑衍生物合成和光催化水制氢研究

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1、新型咔哇衍生物合成和光催化水制氢研究4—.俊王康霍宏逮喻王奎汪锋武汉工程大学绿色化程教育部重点实整室设计合成以咔唑衍生物三聚咔唑为主体结构的共轭多孔聚合物TAT-PY,以及对比聚合物CZ-PY。首次研宂引入三聚咔唑单元后，共轭聚合物的热力学，光学，电化学性质与光催化性能。两种聚合物热力学分解温度均超过400°C。三聚咔唑单元的引入使聚合物的紫外吸收红移，光催化性能得到较大提高。结果表明，三聚咔唑是一个令人满意的电子给体单元，拓宽了有机共轭光催化材料的结构。关键词：三聚咔唑;共轭有机聚合物;光催化水制氢;SynthesisofA

2、NovelCarbazoleDerivativeandItsPhotocatalyticHydrogenProductionfromWaterCHENJunWANGKangHUOHong-binYUWang-liWANGFengKeyLaboratoryforGreenChemicalEngineeringandProcessofMinistryofEducation，WuhanInstituteofTechnology:Abstract：TheconjugatedporouspolymerTAT-PYandcontrastp

3、olymerCZ-PYweresynthesized,whosemainstructureweretriindolecarbazolederivatives.Thethermodynamic,optical,electrochemicalpropertiesandphotocatalyticpropertiesofconjugatedpolymerswerefirstlystudiedafterintroducingthetriindolecell.Thethermodynamicdecompositiontemperatur

4、esofthistwopolymerswereallover400°C.Itmadethepolymer5sultravioletabsorptionred-shift,andthephotocatalyticperformancewasgreatlyimproved.Theresultsshowedthattriindolewasasatisfactoryelectrondonorcell,andthestructureoforganicconjugatephotocatalyticmaterialswasbroadened

5、.Keyword：triindole;organicconjugatedpolymers;photocatalytic;近年来，发展可再生能源系统成为我们hl常生活急切的需求，未来也会越来越受关注m。因此，开发光催化水制氢催化材料是未来解决这一再生能源的有效途径。设计稳定性好，低成本，催化性能高，环境有好的光催化水制氢催化材料是目前光催化水制氢发展的主耍挑战。传统的催化材料主耍是无机化合物m，g-C3N4X3l，有机共轭半导体材M。近些年来，越来越多的有机共轭材料（CPs）被作为催化材料运用在光催化水制氢，主要是有机共轭多孔聚

6、合物［5-10］，线性有机共轭聚合物［11］,有机平面共轭聚合物［4］和三嗪类聚合物［12-14］等等。共轭多孔聚合物（CMP）以其独有it共轭骨架和多孔结构被认为是最有前途的材料。由于结构多样性、修饰性和功能化，在气体吸附［15-17］,超级电容［18］,有机光电［18-19］和催化方面［20］都宥很好的应用。共轭多孔聚合物作为重要的一种共轭半导体材料，由于其出色的电荷传输、光吸收、热力学和形态学性能，展现出在光催化水制氢材料屮的可观前景。一系列棊于苯棊111、驼基［10］和苯并二噻唑位U的具有电子受体能力结构单元的聚合物在

7、光催化水制氢材料中展现优异的催化性能。因此，利用D-A给受电体系来开发具有高的载流子迁移率的共轭多孔聚合物越来越受到科研工作者的关注。电子给体材料的研究更有利于设计合成具有更好电子推拉体系，增加载流子迁移率和提高光催化性能。三聚咔唑屮氮原子的孤对电子参与共轭，既可作为电子给体，又有利于分子内电荷传输。因此以三聚咔唑作为主体单元的共轭材料在超级电容、荧光探针、有机光电方面都有很好的应用。Huangwei£M和他的合作者利用三聚咔唑席夫碱反应，得到具有三聚咔唑单元的富氮和富氧聚合物（TAT-CMP1和TAT-CMP2）。研究了TA

8、T-CMP制作的电极材料在超级电容方面应用，TAT-CMP1和TAT-CMP2在电流密度1A/g下具有141F/g和183F/g的容量，并且在10A/g的电流密度下循环10000次仍然有很高的库伦效率。JiangdonglinDJl根据三聚味哇上苯环的活性位点，利用Yamam