​南工大Nano Res.:海水中COFs原位极化加强可见光照射下光催化HER

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海水光催化制取氢气关于使用海水资源和贮存取之不尽、能量密度低的太阳能具有紧张意义,但使用海水设计高效光催化系统,在用海水取代纯水时,每每会呈现活化降落的题目。

基于此,南京产业大学王军传授和周瑜传授(配合通讯作者)等人报道了三种β-酮胺毗连的共价无机框架(COFs),证明白它们在可见光照射下促进海水绝对于纯水的光催化剖析。以1, 3, 5-三甲酰间苯三酚(Tp)为醛单体,与差别苯环数量的二氨基单位反响,接纳微波帮助溶剂热法分解了目的COFs。

经过对构建单位的丈量,构建的含有高密度β-酮烯胺单位的COF在海水中体现出现在最高的光催化析氢速率(41.3 mmol·g−1·h−1),比纯水中高约1.66倍。

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作者在TpPa上吸附Mg离子,失掉的含Mg离子样品被记为TpPa-MgCl2。对TpPa-MgCl2举行了一系列光电电凯发表征和TD-DFT盘算,并与TpPa举行了比力。与TpPa相比,TpPa-MgCl2中的C-N-H相干峰向高能量地位挪动了0.12 eV,标明Mg-N配位互相作用,低落了TpPa-MgCl2中N的电子密度。

别的,由于X射线照射下π-引发的电子从TpPa转移到配位Mg离子,TpPa中的π引发峰值强度弱于TpPa-MgCl2。高辨别O 1s谱表现,关于TpPa,β-酮胺C=O的信号在TpPa-MgCl2中向更高联合能转移,标明C=O与Mg之间也存在配位互相作用。

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在SMD中,作者经过TD-DFT盘算确定了TpPa-MgCl2和TpPa的激子联合能,同时盘算了TpPa-MgCl2和TpPa的电离势(IP)、电子亲和力(EA)、激子电离势(IP*)和激子电子亲和力(EA*)。TpPa-MgCl2的激子联合能被确定为19 meV,远小于TpPa(63 meV)。

后果标明,高介电常数惹起的极化极大低落了激子联合能。TpPa-MgCl2的光电流呼应比TpPa高2倍,标明TpPa-MgCl2中加强的激子解离和电荷载流子天生。比拟EIS光谱中的暴露TpPa,TpPa-MgCl2的半圆直径大大减小,标明TpPa-MgCl2中精良的电荷载流子迁徙率。

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In-situ polarization of covalent organic frameworks in seawater enables enhanced photocatalytic hydrogen evolution under visible-light irradiation. Nano Res., 2023, DOI: 10.1007/s12274-022-5332-0.

https://doi.org/10.1007/s12274-022-5332-0.



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