主链-侧链协同工程增强聚合物光催化产氢（英文）

摘要

传统聚合物光催化剂通常采用芳香环构建基元以增强π共轭，然而其固有的疏水性和刚性结构导致其在水溶液中分散性较差，进而引发显著光学损失和激子复合。本研究创新性地将亲水性非共轭聚乙二醇（PEG）链段引入聚合物主链和侧链，设计并合成了2个系列共6种新型聚合物光催化剂（FLUSO, FLUSO-PEG10, FLUSO-PEG30;CPDTSO, CPDTSO-PEG10, CPDTSOPEG30）。通过精确调控PEG链段的摩尔分数，在保持聚合物吸收能力的同时显著改善水分散性。实验结果显示优化后的FLUSO-PEG10表现出优异的光催化析氢速率，达到33.9 mmol/（g·h），较全共轭对应物提升近3倍。水接触角和粒径分析进一步证实，在主链中引入非共轭链段可增强聚合物/水界面相容性，抑制颗粒聚集，从而提升光催化剂的分散性，并促进电荷生成。

关键词

有机半导体 / 聚合物光催化剂 / 主链工程 / 侧链工程 / 光催化析氢

基金资助

国家自然科学基金(T2488302,22422805,22338006,92356301,9235630033,22375062); 上海市科学技术委员会(24DX1400200,24160711900); 上海市基础研究试点项目(22TQ1400100-10); 中央高校基本科研业务费专项资金; 上海市教育发展基金会、市教委“晨光计划”项目(22CGA32); CAST青年精英科学家资助项目(2023QNRC001)