文章重要内容

        江汉大学蒋加兴教授和陕西师范大学胡道道教授团队将窄带隙呋喃单元引入聚合物光催化剂，通过三元共聚的方法，调控聚合物中二苯并噻吩砜和芘的比例，制备了一系列给体-π-受体型共轭聚合物光催化剂。当光催化剂给体与受体比例为1:10时，制备的Py-F-BTDO-3表现出较强的光吸收能力，在紫外-可见光照射下表现出最高的光催化产氢活性，为32.53 mmol h^-1 g^-1，为后续光催化产氢提供了新的思路。

文章背景

       近年来，有机聚合物光催化剂在水制氢方向取得了一系列突破，然而寻找一种高效的有机聚合物光催化剂仍是一个巨大的挑战。由于有机聚合物具有分子结构设计可控、制备简单等优势，因此可以通过不同的合成方法和供体、给体单元筛选进行调控聚合物的带隙、结构和电子性能等。芘(Py)具有很好的平面结构，因为其具有较强的给电子能力，一般在聚合物中作为给体单元。二苯并噻吩砜(BTDO)单元具有很强的拉电子能力且亲水性较好，可以作为光催化剂的受体单元。前期研究已经将BTDO引入聚合物中，不仅可以提高聚合物的电荷分离，还可以增强受体与给体单元之间的电子传导，因此广泛应用于构筑D-A型聚合物光催化剂。与D-A型聚合物相比，在给体与受体之间引入π桥可以有效降低给体和受体之间的扭曲角度，促进光生电子沿着聚合物链从给体到受体的传输，此外，当将窄带隙单元，如呋喃和噻吩作为π桥时，还可以有效降低聚合物的带隙，提高聚合物对可见光的吸收范围，有利于光催化产氢性能的提升。

文章概述

       最近，江汉大学蒋加兴教授和陕西师范大学胡道道教授团队，通过三元共聚的方法制备出一系列具有D-π-A结构且给/受体比例可调的呋喃基共轭聚合物光催化剂，当给体(芘)与受体(二苯并噻吩砜)比例为1:10时，制备的Py-F-BTDO-3在紫外-可见光照射下表现出高达32.53 mmol h^-1 g^-1的光催化产氢活性。图1为聚合物紫外和AQY图。该团队研究了不同给/受体比例的聚合物光催化剂的热稳定性和光催化产氢性能。图2为聚合物的结构和物理表征图，四种聚合物均具有较好的热稳定性，随着二苯并噻吩砜(BTDO)比例的升高，光催化性能先升高后降低，在给体/受体比例为1:10性能达到最高。图3为聚合物的光物理和电化学脑功能图，图4为聚合物光催化产氢性能图。上述结果表明在聚合物光催化剂中引入窄带隙单元呋喃可以有效的提升聚合物光催化产氢性能，为后续研究光催化产氢提供了新的思路和方法。

图1 Py-F-BTDO-3聚合物的AQY和紫外图

图2 不同聚合物的表征图：(a) 红外曲线, (b) XRD曲线, (c) 热重曲线, (d) BET曲线。

图3 不同聚合物的光物理和电化学性能：(a) UV曲线, (b) PL曲线, (c) 光电流曲线, (d) 能带曲线。

图4 (a) 可见光 (λ > 300 nm) 下聚合物光催化产氢速率与时间的关系, (b) 紫外可见光 (λ > 420 nm) 下聚合物光催化产氢速率与时间的关系, (c) Py-F-BTDO-3的AQY和紫外可见光吸收光谱, (d) Py-F-BTDO-3在紫外可见光下的循环稳定性。

该研究通过引入窄带隙单元呋喃，调节给体和受体的比例对聚合物光催化剂性能进行研究，为光催化产氢提供了新的方法和思路。论文第一作者为陕西师范大学博士生晋圣林，通信联系人为蒋加兴教授、胡道道教授。

给/受体比例可调的呋喃基D-π-A型共轭微孔聚合物光催化产氢性能研究.晋圣林, 韩昌志, 张崇, 胡道道, 蒋加兴.高分子学报, 2025, 56(10), 1841-1849Study on the performance of furan-based D-π-A conjugated microporous polymer photocatalyst with adjustable donor/acceptor ratio. Jin, S. L.; Han, C. Z.; Zhang, C.; Hu, D. D.; Jiang, J. X.Acta Polymerica Sinica, 2025, 56(10), 1841-1849doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2025.25125