摘要
光催化技术通过水的分解作用实现了太阳能向清洁的氢能的转化，为替代化石能源和解决环境问题提供了理想的新途径。具有供体-受体(D-A)分子结构的共轭微孔聚合物(CMPs)通常表现出良好的光诱导电子/空穴分离效果和较高的光催化活性。聚二苯并噻吩砜基(PDBTSO)聚合物有着一定的光催化性能，但二苯并噻吩砜(BTDO)单元，本身为强受体，自聚物内部存在一定的不兼容性。三苯胺(TPA)作为以氮为核心，三个苯环为连接的三维螺旋桨结构，同时具有良好的光学性能和空穴传输能力，被广泛的应用于光电元件中，是很好的电子供体。但其无法直接作为光催化析氢的材料。因此本文将三苯胺与合适的受体二苯并噻吩砜基(BTDO)相结合并进行调整，制备共轭微孔聚合物，并对其光催化性能进行研究，具体研究内容如下： 对有机共轭聚合物的结构进行调整。将受体单元BTDO和供体单元TPA进行Suzuki偶联反应，生成D-A型聚合物光催化剂TPA-BTDO-x，并对其进行光催化析氢能力测试。结果表明，当加入7.5%TPA，产氢效率较高，在可见光下(＞420nm)的产氢效率为46.71mmolh-1g-1，是聚二苯并噻吩砜基(PDBTSO)的2.03倍。对于表征结果和DFT模拟结果进行分析，材料的比表面积增大，更多的光诱导电子参与到了质子的光催化还原反应，但TPA供体的扭曲结构，导致BTDO与TPA的苯环之间的二面角较大，降低了聚合物骨架的共面性，阻断了沿聚合物链的电荷转移，抑制了TPA-BTDO-x中光诱导电子/空穴的分离。 为了进一步提升复合材料TPA-BTDO-x的产氢性能，并解决三苯胺三维螺旋结构的影响，加入了能促进载流子运输的噻吩(T1)作为π桥，成功制备出D-π-A型聚合物光催化材料TPA-T-BTDO-y。对其进行光催化析氢能力测试。结果表明，当加入2.5%T1，产氢效率达到最高，在可见光下(＞420nm)的产氢效率为65.41mmolh-1g-1。在自然光条件下，产氢效率也可达39.63mmolh-1g-1。对于表征结果和DFT模拟结果进行分析，随着噻吩的加入，增加了TPA-T-BTDO-y聚合物中整个聚合物链的共面性，使TPA的苯环与二苯并噻吩砜几乎处于同一平面，从而促进了电荷传递和光诱导电子/空穴分离，使得TPA-T-BTDO-y具有更高的光催化活性。
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