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本文研究了基于苯并噻唑（Benzobisthiazole, BT）的共轭聚合物的分子区域异构现象对其光催化产氢性能的影响。通过改变BT单元的共轭方向，研究者们成功合成了两种区域异构的聚合物，并发现4,8-取代的聚合物LCP-BT-48在光催化产氢方面比2,6-取代的LCP-BT-26表现出显著提高的性能，其产氢速率达到了22 mmol/(h·g)，是后者的六倍。这一发现揭示了分子区域异构策略在优化聚合物光催化剂性能方面的巨大潜力，为未来设计新型高效光催化剂提供了新的思路。通过理论分析和实验验证，研究团队证明了LCP-BT-48的全sp2碳共轭骨架和增强的局部极化电场是其优异性能的关键因素。
文章要点
（1）分子区域异构策略：研究者提出了通过改变苯并噻唑（BT）单元的共轭方向来调控共轭聚合物的光电子性能的策略。
（2）合成两种区域异构聚合物：成功合成了4,8-取代的LCP-BT-48和2,6-取代的LCP-BT-26两种区域异构的BT基共轭聚合物。
（3）光催化性能显著提升：LCP-BT-48在光催化产氢性能上比LCP-BT-26提升了六倍，展现了更优异的电荷分离能力。
（4）理论分析揭示性能提升原因：通过DFT计算表明，LCP-BT-48的全sp2碳共轭骨架和增强的局部极化电场是其优越性能的关键。
图文详情
图1。我们的分子区域异构策略的示意图。a)BT单元可能的共轭方向；b) LCP-BT-48和LCP-BT-26通过改变BT单元的共轭方向。
图2。区域异构体bt基lcp的制备和结构表征。a)LCP-BT-48和LCP-BT-26的合成示意图；b）LCP-BT-48和LCP-BT-26的固态13C NMR谱图，星号表示旋转边带；c）DEB、LCP-BT-48和LCPBT-26的拉曼谱图；d，e）SEM图像和LCP-BT-48的TEM图像；g）LCP-BT-48的AFM图像，插图显示虚线标记位置的高度轮廓。
图3。区域异构体bt基lcp的光催化性能。a)LCP-BT-48和LCP-BT-26的紫外-可见DR光谱；b)根据Kubulka-Munk方程测定带隙；c)LCP-BT-48和LCP-BT-26的带结构；d)LCP-BT-48和LCP-BT-26的时间依赖性光催化制氢；e)LCP-BT-48在多个特定波长下的AQE值与其吸收光谱叠加；f)LCP-BT-48与先前报道的基于LCP的光催化剂的性能比较，g)使用LCP-BT-48连续光催化循环。
图4。通过不同的光谱表征，探测了异构体bt基LCPs的不同光物理性质。a)LCP-BT-48和LCP-BT-26在可见光照射（λ>420 nm）下的EPR光谱；b，c)LCP-BT-48和LCP-BT-26在不同探针延迟下的瞬态fs-TA光谱；d)LCP-BT-48和LCP-BT-26分别在670和765 nm进行ESA衰减。
图5。两种同质异构体bt基LCPs的ESP的DFT计算。a)4、8和2、6取代异构体模块用于理论分析；b)计算两个分子模块的ESP；c)模块1（左）和模块2（右）中包含空穴、电子和重叠贡献的S0→S1跃迁的热图，相应的电子转移数也显示在面板的底部。
文献详情
Title:Molecular Regioisomerism of Benzobisthiazole-Based Conjugated Polymers Promotes Photocatalytic Hydrogen Production
Authors:Yongpan Hu, Xue Ding, Jie Feng, Yuchen Yan, Chaochen Shao, Xiaohan Yu, Jingfan Shao, Yujin Ji, Youyong Li, Wei Huang and Yanguang Li
TO be cited as:Adv. Funct. Mater., 2024, 34, 2400946
DOI:10.1002/adfm.202400946
作者简介
湖南大学何清课题组
研究方向｜超分子化学
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