使用硼二吡咯甲烯敏化染料的光催化水分解中的锚定效应

《Journal of the Chinese Chemical Society》：Anchor effect in photocatalytic water splitting using boron dipyrromethene-sensitizing dyes

光催化制氢研究中，合成BODIPY-吡啶基锚定染料敏化TiO?复合材料，通过密度泛函理论分析分子轨道，发现电子在可见光下有效注入TiO?，产氢效率达12%-29%。红外光谱证实锚定结构，循环伏安法显示体系稳定性优异，吸收光谱未发生改变，表明材料在光催化过程中保持稳定。

　　

摘要

光催化是一种有效的方法，能够高效利用太阳能并通过水分解产生氢气。在这项研究中，我们选取了来自羧基、吡啶基和四唑基团的锚定基团，这些基团能够容易地从硼二吡咯甲烯（BODIPY）中吸引电子，并将其注入二氧化钛（TiO?）中，从而合成一种用于光催化产氢的新染料敏化材料。通过使用哌啶或三乙胺作为催化剂，合成了BODIPY-2-甲醛及其相应的乙腈衍生物作为光敏剂，其产氢效率达到了12%–29%。通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）研究了这些光敏剂在TiO?表面的配位情况。利用循环伏安法和差分伏安法分析了BODIPY光敏剂相对于TiO?的能量势。采用密度泛函理论（DFT）对BODIPY光敏剂的分子轨道进行了分析。以抗坏血酸作为牺牲电子供体的可见光驱动光催化实验表明确实能够生成氢气。光电流测试结果显示，在可见光照射下，光诱导的电子被注入TiO?中，从而支持了染料敏化的光催化产氢过程。光催化反应后的吸收光谱显示吡啶基锚定体系没有发生变化，这表明基于吡啶基的染料敏化光催化剂具有较高的产氢效率和稳定性。

利益冲突

不存在需要声明的利益冲突。