D-A型共轭聚合物的功能化修饰及其增强光催化制氢性能研究
发布时间：2023-05-27 19:26
太阳能光催化裂解水制氢是当前能源研究领域的热点。相比无机半导体,D-A共轭多孔聚合物具有结构、能带易调节,光谱响应范围广,易功能化等显著特点,近年来受到研究者的青睐。其中,基于苯并噻二唑的共轭聚合物表现出较高的光催化制氢性能,本课题组前期研究结果表明苯并噻二唑5、6位同时具有给电子的甲氧基和吸电子氟有利于增强活性位点和质子耦合电子转移(PCET)作用。本论文在此工作基础上,对相应聚合物进行功能化修饰,调节材料的光吸收,能级位置,电子传输效率,从而制备更为高效的光催化剂。主要研究内容如下:(1)利用甲醇功能化修饰聚合物BBTFF使其主干结构上受体单元其中一个氟被甲氧基取代得到BBTFF-C1O1,同样方法制备了BBTFF-C2O1、BBTFF-C4O1与BBTFF-C8O1。FTIR、XPS、固体13C-CP/MAS NMR等表征证明了材料功能化修饰成功,BBTFF-C1O1产氢速率为291.0μmol/h/30mg,与直接聚合法相当,印证了这种功能化修饰方法的可行性。烷基侧链可以降低带隙,增强制氢性能。但更长的烷基链对产氢活性有所不利,归因于烷基链的疏水性质。(2...
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略词表
第一章 绪论
1 引言
2 有机聚合物光催化产氢发展概述
2.1 线性有机聚合物光催化产氢
2.2 有机共轭多孔聚合物光催化产氢
2.2.1 共轭多孔聚合物结构设计与产氢性能关系
2.2.2 调控活性位点提升共轭多孔聚合物产氢活性
2.2.3 界面效应与共轭多孔聚合物产氢活性关系
2.2.4 “弱D强 A”组合增强共轭多孔聚合物产氢活性
3 有机聚合物功能化修饰
3.1 有机聚合物功能化修饰发展概述
3.2 亲核取代反应用于聚合物功能化修饰
3.3 苯并噻二唑基聚合物功能化修饰
4 立题依据及内容
第二章 BBTFF烷基侧链功能化修饰增强光催化产氢性能
1 引言
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
2.2 光催化材料的合成
2.2.1 合成1,3,5-三乙炔基苯
2.2.2 合成4,7-二溴-5,6-二氟苯并[c] [1,2,5]噻二唑
2.2.3 制备BBTFF有机共轭微孔聚合物
2.2.4 4,7-二溴-5,6-二氟苯并[c] [1,2,5]噻二唑亲核取代反应
2.2.5 制备BBTFF烷基侧链功能化修饰材料
2.3 材料的表征
2.4 光催化产氢实验
2.4.1 可见光照射下光催化产氢实验
2.4.2 表观量子效率(AQY)测试实验
2.5 光电化学性能测试
3 结果与讨论
3.1 BBTFF功能化修饰当量筛选
3.2 BBTFF及其烷基侧链功能化修饰材料的结构分析
3.3 BBTFF及其烷基侧链功能化修饰材料的产氢性能
3.4 烷基侧链功能化修饰增强光催化产氢机理分析
4 本章小结
第三章 BBTFF亲水型侧链功能化修饰增强界面效应及其光催化产氢性能
1 引言
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
2.2 光催化材料的合成
2.3 材料的表征
2.4 光催化产氢实验
2.4.1 可见光照射下光催化产氢实验
2.4.2 表观量子效率(AQY)测试实验
2.5 光电化学性能测试
3 结果与讨论
3.1 BBTFF及其亲水型侧链功能化修饰聚合物材料结构分析
3.2 BBTFF及其亲水型侧链功能化修饰材料的产氢性能
3.3 亲水型侧链功能化修饰增强光催化产氢机理分析
4 本章小结
第四章 BBTF功能化修饰引入亚砜构建“弱D强 A”型聚合物光催化产氢性能
1 引言
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
2.2 光催化材料的合成
2.2.1 合成4,7-二溴-5-氟苯并[c] [1,2,5]噻二唑
2.2.2 制备BBTFF有机共轭微孔聚合物
2.2.3 4,7-二溴-5-氟苯并[c] [1,2,5]噻二唑甲硫基取代及氧化条件
2.2.4 制备后修饰聚合物BBTSCH3和BBTSOCH
2.2.5 普适性实验材料制备
2.3 材料的表征
2.4 光催化产氢实验
2.4.1 可见光照射下光催化产氢实验
2.4.2 表观量子效率(AQY)测试实验
2.5 光电化学性能测试
3 结果与讨论
3.1 BBTF、BBTSCH3、BBTSOCH3 三种材料的结构分析
3.2 BBTF、BBTSCH3、BBTSOCH3 三种材料的产氢性能
3.3 光催化产氢机理分析
3.4 普适性产氢实验
4 本章小结
结论与展望
1 结论
2 展望
参考文献
附图
附录:硕士期间发表论文
致谢
本文编号：3824124
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略词表
第一章 绪论
1 引言
2 有机聚合物光催化产氢发展概述
2.1 线性有机聚合物光催化产氢
2.2 有机共轭多孔聚合物光催化产氢
2.2.1 共轭多孔聚合物结构设计与产氢性能关系
2.2.2 调控活性位点提升共轭多孔聚合物产氢活性
2.2.3 界面效应与共轭多孔聚合物产氢活性关系
2.2.4 “弱D强 A”组合增强共轭多孔聚合物产氢活性
3 有机聚合物功能化修饰
3.1 有机聚合物功能化修饰发展概述
3.2 亲核取代反应用于聚合物功能化修饰
3.3 苯并噻二唑基聚合物功能化修饰
4 立题依据及内容
第二章 BBTFF烷基侧链功能化修饰增强光催化产氢性能
1 引言
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
2.2 光催化材料的合成
2.2.1 合成1,3,5-三乙炔基苯
2.2.2 合成4,7-二溴-5,6-二氟苯并[c] [1,2,5]噻二唑
2.2.3 制备BBTFF有机共轭微孔聚合物
2.2.4 4,7-二溴-5,6-二氟苯并[c] [1,2,5]噻二唑亲核取代反应
2.2.5 制备BBTFF烷基侧链功能化修饰材料
2.3 材料的表征
2.4 光催化产氢实验
2.4.1 可见光照射下光催化产氢实验
2.4.2 表观量子效率(AQY)测试实验
2.5 光电化学性能测试
3 结果与讨论
3.1 BBTFF功能化修饰当量筛选
3.2 BBTFF及其烷基侧链功能化修饰材料的结构分析
3.3 BBTFF及其烷基侧链功能化修饰材料的产氢性能
3.4 烷基侧链功能化修饰增强光催化产氢机理分析
4 本章小结
第三章 BBTFF亲水型侧链功能化修饰增强界面效应及其光催化产氢性能
1 引言
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
2.2 光催化材料的合成
2.3 材料的表征
2.4 光催化产氢实验
2.4.1 可见光照射下光催化产氢实验
2.4.2 表观量子效率(AQY)测试实验
2.5 光电化学性能测试
3 结果与讨论
3.1 BBTFF及其亲水型侧链功能化修饰聚合物材料结构分析
3.2 BBTFF及其亲水型侧链功能化修饰材料的产氢性能
3.3 亲水型侧链功能化修饰增强光催化产氢机理分析
4 本章小结
第四章 BBTF功能化修饰引入亚砜构建“弱D强 A”型聚合物光催化产氢性能
1 引言
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
2.2 光催化材料的合成
2.2.1 合成4,7-二溴-5-氟苯并[c] [1,2,5]噻二唑
2.2.2 制备BBTFF有机共轭微孔聚合物
2.2.3 4,7-二溴-5-氟苯并[c] [1,2,5]噻二唑甲硫基取代及氧化条件
2.2.4 制备后修饰聚合物BBTSCH3和BBTSOCH
2.2.5 普适性实验材料制备
2.3 材料的表征
2.4 光催化产氢实验
2.4.1 可见光照射下光催化产氢实验
2.4.2 表观量子效率(AQY)测试实验
2.5 光电化学性能测试
3 结果与讨论
3.1 BBTF、BBTSCH3、BBTSOCH3 三种材料的结构分析
3.2 BBTF、BBTSCH3、BBTSOCH3 三种材料的产氢性能
3.3 光催化产氢机理分析
3.4 普适性产氢实验
4 本章小结
结论与展望
1 结论
2 展望
参考文献
附图
附录:硕士期间发表论文
致谢
本文编号：3824124
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