苏州大学路建美教授团队Adv. Funct. Mater.|咔唑基D-π-A共轭聚合物光催化降解BPA
12月21日,苏州大学路建美教授与徐庆锋教授(共同通讯)合作在Advanced Functional Materials发表题为:“Reconstruction of D-Π-A Polymer Accelerating Photocatalytic Degradation of BPA and Production of H2O2”的研究论文,以咔唑为电子供体,2-(2,6-二甲基-4H-吡喃-4-亚基)丙二腈为电子受体,通过氧化偶联合成了一种新的 D-π-A 共轭聚合物 PBNCZ-COO-,用于光催化降解BPA。
从理论上讲,D-A 共轭聚合物可以有效地诱导分子内电荷转移(ICT),从而改善光生电子的传输和迁移。要实现更高效、更快速的分子内电荷转移,基本上需要在 D-A 结构中诱导一种内在驱动力,使电荷载流子在光激发位点周围发生外迁。幸运的是,扩展的π-共轭结构是增强电子外迁的有效方法。此外,考虑到在水中的分散性,一般会引入亲水官能团来增加亲水性,提高光催化效率。
使用羟基自由基(•OH)作为氧化剂的高级氧化工艺(AOPs)是一项前景广阔的技术。本研究开发了一种可行的策略,通过氧化偶联初步构建咔唑基 D-π-A 型共轭聚合物(PBNCZ)。此外,通过氰水解引入 -COO- 可扩展其共轭结构并改善能带结构,从而大大促进 •OH 的生成和污染物的富集。详细的实验和理论计算证明,COO- 的引入增强了对 O2 和双酚 A(BPA)的吸附,优化了 •OH 的反应路径。因此,它能在短短 10 分钟内完全分解 10 ppm 的双酚 A,超过了之前所有的有机光催化剂。同时,在可见光下,PBNCZ-COO- 光催化产生 H2O2 的效率达到 1719.03 µmol h-1 g-1。这种具有高吸附能力、光降解效率和光催化产生 H2O2 活性的多功能材料为制备有机光催化剂奠定了坚实的基础。
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