Polyimid (PI) har dykt upp som en lovande organisk fotokatalysator på grund av dess distinkta fördelar med hög respons på synligt ljus, lättsyntes, molekylärt avstämbar donator-acceptorstruktur och utmärkt fysikalisk-kemisk stabilitet. Syntesen av högkvalitativ PI-fotoelektrod är dock fortfarande en utmaning, och fotoelektrokemisk (PEC) vattenuppdelning för PI har studerats mindre.
Huiyan Zhang och Sheng Chu och en forskargrupp från Southeast University har för första gången förberett PI-filmer med en enkel spin-coating-metod. De använde fyra dianhydrider med olika konjugatstorlekar av aromatiska enheter (fenyl, bifenyl, naftalen, perylen) för att konstruera motsvarande D-A PI-fotoelektroder, benämnda PI-PM, PI-BP, PI-NT respektive PI-PT.
Deras PEC-egenskaper undersöktes och inverkan av konjugatstorleken hos aromatiska enheter (fenyl, bifenyl, naftalen, perylen) hos elektronacceptorn på PEC-prestanda studerades. Resultaten publiceras i tidskriften Frontiers in Energy .
Det visade sig att den sammansmälta ringen var framträdande för att förbättra ljusabsorptionskapaciteten hos PI, men överdrivna sammansmälta ringar var ogynnsamma för den fotogenererade laddningsseparationen.
Av alla prover uppvisar PI-NT-filmen det högsta fotoströmsvaret, vilket tillskrivs dess breda ljusabsorption, effektiva laddningsseparering och transport, och starka fotooxidationskapacitet. Emellertid måste fotoströmsvaret för PI-filmen som presenteras här förbättras för effektiv PEC-vattenuppdelning, vilket kan förbättras genom katalysatormodifiering (t.ex. elementär dopning och kompositteknik) eller optimering av beredningsmetoden för filmer i efterföljande arbete.
Detta arbete är inte bara en utgångspunkt för PI-filmer för PEC-vattenklyvning, utan belyser också den rationella designen av polymerfotokatalysatorer för effektiva PEC-tillämpningar.
Mer information: Hongyu Qu et al, Enhanced photoelectrochemical water splitting with a donator-acceptor polyimid, Frontiers in Energy (2023). DOI:10.1007/s11708-023-0910-8
Tillhandahålls av Higher Education Press
