基于乙烯键联硼络合物的共轭微孔聚合物结构设计及其光催化性能增强机制研究

针对传统光催化剂成本高、稳定性差等问题，大连理工大学团队通过分子工程策略设计出四种含二氟硼β-二酮络合物的乙烯键联共轭微孔聚合物（CMPs）。研究发现，扩展π共轭骨架可缩小带隙，而蒽基团构建的给体-受体（D-A）结构显著提升电荷分离效率。其中ANPH-3B展现出最优光催化活性，为无金属异相光催化剂设计提供了新思路。

　　

在应对环境污染与能源危机的全球挑战中，太阳能驱动光催化技术被视为绿色解决方案。然而，传统贵金属催化剂成本高昂，无机半导体催化剂存在能带调控困难等问题。有机染料虽具潜力，却面临光漂白和回收难题。共轭微孔聚合物（CMPs）因其可调的光电性能和稳定多孔结构成为研究热点，其中硼络合物嵌入的CMPs更因其窄带隙和高荧光量子产率备受关注。

大连理工大学研究团队在《Dyes and Pigments》发表的研究中，创新性地通过酸性甲基导向缩聚法，将含三活性甲基的二氟硼β-二酮络合物（3B）与四种芳香醛（TPAD、BPDA、TPDB、ANPH）聚合，构建了乙烯键联的CMPs体系。研究采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、氮气吸附-脱附测试等技术表征材料结构，通过紫外-可见漫反射光谱和电化学测试分析光电性质，并评估了光催化有机转化性能。

结果与讨论

1. 材料设计与合成：通过Knoevenagel缩合反应成功制备四种CMPs，FT-IR证实乙烯键形成，BET测试显示ANPH-3B具有最高比表面积（达380 m²/g）。
2. 光电性能调控：随着π共轭骨架扩展（从TPAD-3B到ANPH-3B），带隙从2.35 eV降至2.02 eV；ANPH-3B因蒽基团构建的D-A效应，荧光寿命延长至8.7 ns，电荷分离效率提升3倍。
3. 光催化机制：在苯并噻唑氧化反应中，ANPH-3B转化率达98%，其优异性能归因于：① 大π共轭骨架促进光生电子传输；② D-A结构抑制电子-空穴复合；③ 微孔结构提供丰富活性位点。

结论与意义
该研究首次系统揭示了乙烯键联硼-CMPs的结构-性能关系：π共轭扩展和D-A效应协同优化了材料的光捕获、电荷分离与表面反应动力学。ANPH-3B的卓越表现证实了分子工程策略的有效性，为设计高效无金属异相光催化剂提供了普适性方案。未来可通过引入更多电子给体单元或调控孔径分布进一步优化性能，推动CMPs在CO₂还原、水分解等领域的应用。