可扩展制造超交联纳米珠以实现双重光催化作用：氢气生成与染料降解

《AIChE Journal?AIChE》：Scalable fabrication of hypercrosslinked nanobeads for dual photocatalysis: Hydrogen evolution and dye degradation

超交联聚合物Hc-TFpBAD(CN)作为光催化剂在产氢和染料降解中表现优异，稳定性达36小时，三乙醇胺为最佳电子供体，介体MB实现产氢与降解同步，效率达99.9%。

　　

摘要

超交联聚合物作为一种新一代多孔材料应运而生，其功能性和结构可定制性可与晶体固体相媲美。有机催化剂的最新发展进一步凸显了它们的潜力。本文研究表明，超交联作用能够使共价有机框架纳米珠（Hc-TFpBAD(CN)）形成长程原子有序结构。这些光催化剂能够有效促进电荷分离，而其纳米级尺寸则增强了电荷传输性能。首先，添加共催化剂后，氢气（H₂）的生成速率显著提高，达到171.3 μmol h^?1 g^?1，并且在长达36小时的光催化过程中保持高度稳定性。其次，研究了不同电子供体对稳定性和氢气生成速率的影响，发现三乙醇胺是最有效的供体。第三，通过引入亚甲蓝（MB）作为电子媒介，光催化活性得到了进一步提升，实现了氢气生成与染料降解的同时进行。染料降解实验表明，Hc-TFpBAD(CN)在240分钟内实现了99.9%的降解效率。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

评估本研究所需的所有关键数据均包含在支持信息中。图2以及图4至8对应的数值数据以压缩ZIP文件的形式保存在支持信息中。图2包括：粉末X射线衍射图（a）；傅里叶变换红外光谱（FT-IR）（b）；热重分析（TGA）曲线（c）；氮气（N₂）吸附-脱附等温线（d）及孔径分布（e）；宽扫描X射线光电子能谱（XPS）（f）和C 1s（g）、N 1s（h）及O 1s（i）的高分辨率XPS光谱；图4包含：氢气生成速率（a）；光催化稳定性测试（b）；图5包括：紫外-可见光吸收曲线（a）、Tauc图（b）；光致发光（PL）光谱（c）及时间依赖的光致释光（TRPL）光谱（d）；图6展示染料降解的影响（a）、时间效应（b）以及拟一级（c）和拟二级（d）线性拟合结果；图7分析清除剂的影响（a）；电子顺磁共振（EPR）（b）；染料降解机制（c）及拉曼光谱（d）；图8涉及材料的重复使用性（a）、TGA曲线（b）、X射线衍射（XRD）图谱（c）及傅里叶变换红外光谱（FTIR）（d）；图9展示了Hc-TFpBAD(CN)的电子能带结构（a），以及最高占据分子轨道（HOMO）和最低未占据分子轨道（LUMO）能级的示意图（b）和静电势图（c）。