近期，贵州大学化学与化工学院陈鹏研究团队在光催化领域取得突破性进展，该工作以“Steering rigidified nonplanar conjugation based perylene diimide supramolecular for enhancing photocatalytic activity”为题发表于国际顶级期刊《Materials Today》（影响因子26.943）。该研究论文第一作者为2020级硕士研究生王乾，贵州大学为第一单位。
近年来，无金属半导体由于其低成本、高效率的光催化性能受到广泛关注。作为一种n型有机半导体，苝二酰亚胺(PDI)具有吸光范围广、合成方法简单、光热稳定性好等优点吸引了大量的研究。然而，PDI光生载流子的分离效率依然极为低下。具有较高电子离域性的π共轭超分子在增强光催化性能中引起了广泛关注。但是，由于相邻部分和PDI单元之间的空间位阻，致使其形成非平面分子结构，显著影响电荷迁移速率。课题组合成了几种具有不同旋转角度的共轭苝二酰亚胺聚合物，对比其π共轭非平面分子的光催化性能。实验结果得出垂直结构的催化剂在光催化杀菌和苄胺氧化方面具有优异的性能。通过DFT模拟计算和实验结果得出垂直结构连接部分的反键轨道，增加了分子偶极矩及内建电场，促进其电子转移。此外，催化剂的垂直结构还有利于PDI环的面对面重叠，从而形成了高结晶度的结构和离域电子云的重叠，产生了光生载流子的迁移通道，促进了载流子的分离。
图文摘要
该研究感谢贵州大学酿酒学院罗小叶博士、化学与化工学院曹建新教授、刘飞教授和湖南大学尹双凤教授的支持和协助。该研究同时也得到国家自然科学基金，贵州省科技计划项目的支持。
https://doi.org/10.1016/j.mattod.2022.10.024