Polyimide (PI) is naar voren gekomen als een veelbelovende organische fotokatalysator vanwege de duidelijke voordelen van een hoge respons op zichtbaar licht, gemakkelijke synthese, moleculair afstembare donor-acceptorstructuur en uitstekende fysisch-chemische stabiliteit. De synthese van hoogwaardige PI-foto-elektrode blijft echter een uitdaging, en de foto-elektrochemische (PEC) watersplitsing voor PI is minder onderzocht.

Huiyan Zhang en Sheng Chu en een onderzoeksgroep van de Southeast University hebben voor het eerst PI-films gemaakt met een eenvoudige spin-coating-methode. Ze gebruikten vier dianhydriden met verschillende conjugaatgroottes van aromatische eenheden (fenyl, bifenyl, naftaleen, peryleen) om de overeenkomstige DA PI-foto-elektroden te construeren, respectievelijk PI-PM, PI-BP, PI-NT en PI-PT genoemd. P>

Hun PEC-eigenschappen werden onderzocht en de invloed van de conjugaatgrootte van de aromatische eenheid (fenyl, bifenyl, naftaleen, peryleen) van de elektronenacceptor op de PEC-prestaties werd bestudeerd. De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Frontiers in Energy .

Er werd vastgesteld dat de gefuseerde ring een prominente rol speelde bij het verbeteren van het lichtabsorptievermogen van PI, maar overmatige gefuseerde ringen waren ongunstig voor de door licht gegenereerde ladingsscheiding.

Van alle monsters vertoont de PI-NT-film de hoogste fotostroomrespons, die wordt toegeschreven aan zijn brede lichtabsorptie, efficiënte ladingsscheiding en transport, en sterke foto-oxidatiecapaciteit. De fotostroomrespons van de hier gepresenteerde PI-film moet echter worden verbeterd voor een efficiënte PEC-watersplitsing, wat kan worden verbeterd door katalysatormodificatie (bijvoorbeeld elementaire doping en composiettechniek) of het optimaliseren van de bereidingsmethode van films in daaropvolgend werk. /P>

Dit werk is niet alleen een startpunt voor PI-films voor de splitsing van PEC-water, maar werpt ook licht op het rationele ontwerp van polymeerfotokatalysatoren voor efficiënte PEC-toepassingen.

Meer informatie: Hongyu Qu et al, Verbeterde foto-elektrochemische watersplitsing met een donor-acceptorpolyimide, Frontiers in Energy (2023). DOI:10.1007/s11708-023-0910-8

Aangeboden door Hoger Onderwijspers