Forbedret fotoelektrokemisk vandspaltning med et donor-acceptor polyimid

Polyimid (PI) er dukket op som en lovende organisk fotokatalysator på grund af dens distinkte fordele ved høj synligt lys-respons, let syntese, molekylært indstillelig donor-acceptor-struktur og fremragende fysisk-kemisk stabilitet. Syntesen af ​​højkvalitets PI-fotoelektrode er dog stadig en udfordring, og fotoelektrokemisk (PEC) vandspaltning for PI er blevet mindre undersøgt.

Huiyan Zhang og Sheng Chu og en forskergruppe fra Southeast University har for første gang forberedt PI-film med en simpel spin-coating-metode. De brugte fire dianhydrider med forskellige konjugatstørrelser af aromatiske enheder (phenyl, biphenyl, naphthalen, perylen) for at konstruere de tilsvarende D-A PI-fotoelektroder, navngivet henholdsvis PI-PM, PI-BP, PI-NT og PI-PT.

Deres PEC-egenskaber blev undersøgt, og indflydelsen af ​​konjugatstørrelsen af ​​den aromatiske enhed (phenyl, biphenyl, naphthalen, perylen) af elektronacceptoren på PEC-ydelsen blev undersøgt. Resultaterne er publiceret i tidsskriftet Frontiers in Energy .

Det blev konstateret, at den smeltede ring var fremtrædende til at forbedre lysabsorptionskapaciteten af ​​PI, men overdreven fusionerede ringe var ugunstige for den fotogenererede ladningsadskillelse.

Af alle prøverne udviser PI-NT-filmen den højeste fotostrømrespons, hvilket tilskrives dens brede lysabsorption, effektive ladningsadskillelse og -transport og stærke fotooxidationskapacitet. Imidlertid skal fotostrømresponsen af ​​PI-filmen, der præsenteres her, forbedres for effektiv PEC-vandspaltning, som kan forbedres ved katalysatormodifikation (f.eks. elementær doping og kompositteknik) eller optimering af fremstillingsmetoden for film i efterfølgende arbejde.

Dette arbejde er ikke kun udgangspunktet for PI-film til PEC-vandspaltning, men kaster også lys over det rationelle design af polymerfotokatalysatorer til effektive PEC-applikationer.

Flere oplysninger: Hongyu Qu et al., Forbedret fotoelektrokemisk vandspaltning med et donor-acceptor polyimid, Grænser i energi (2023). DOI:10.1007/s11708-023-0910-8

Leveret af Higher Education Press