基于太阳能高效利用的可见光型π-共轭聚合物半导体光催化材料的研究

项目名称： 基于太阳能高效利用的可见光型π-共轭聚合物半导体光催化材料的研究

项目编号： No.21273111

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 王英

作者单位： 南京大学

项目金额： 80万元

中文摘要： 本项目是基于可见光响应的共轭聚合物半导体材料的构建单元设计、网络组装以及光催化降解污染物和分解水产氢的创新性研究。通过设计具有特定D-A电子结构的分子构筑单元，以能参与环面共轭的共价键偶联这些D-A结构重复单元而形成二维π共轭分子层，基于芳环层间的π-πstacking堆叠结构产生孔径可调的介孔聚合物光催化材料，实现可控调节共轭聚合物光催化材料的带隙，以匹配太阳光谱；同时基于对缩聚方法、温度和溶剂的优化，研制高结晶性、稳定的类COF型高效π-共轭聚合物光催化材料；结合理论化学计算探明聚合物光催化材料的光生载流子输运特性及构效关系，为构建全新意义上的可见光响应型聚合物半导体光催化材料体系提供思路及实验依据，在聚合物材料设计科学与光催化过程控制之间搭起一座沟通的桥梁。为进一步开发具有可见光响应的介孔聚合物半导体光催化材料在清洁能源、环境净化、光电器件和生物传感等相关科学领域的新应用打下基础。

中文关键词： 光催化；聚合物半导体；可见光；共轭；带隙

英文摘要： This project is an innovative investigation that involvs in the design of molecular building blocks and framework assembling of conjugated polymer semiconductor photocatlysts with visible light response as well as its photocatalytic activity for the degradation of pollutants and spliting water for generation of hydrogen. 2D π-conjugated molecular layer can be formed through coupling the specially designed electron donor to the acceptor by a conjugated covlent bond. A pore size adjustable mesoporous polymer photocatalyst can be obtained based on the π-π stacking eclipsed conformation between conjugated layers. It can be realized to controlablly modify the band gap of conjugated polymer photoctalytic materials to match the solar spectrum, and a stable and efficiency π-conjugated polymer photocatlyst with COF-like high crystalline structure will be synthesized consequently by optimizing the condensation methodology, temperature and solvent. Combining with theoretical and computational chemistry, this investigation will clarify the transport property of photogenerated carreies and the structure-function relationship of polymer photocatlyst, offering a clue and experimental basis and building a communicating bridge between material design sceience of polymer and photophysical processes control. Moreover, this investi

英文关键词： Photocatalysis；polymer semiconductor；visible light；conjugation；bandgap