特种功能材料重点实验室

研究进展

白锋教授课题组在著名期刊Nano Letters报道了高效稳定的卟啉超分子纳米晶用于可见光光解水制氢的最新成果

信息来源: 发布日期: 2019-10-09作者: 浏览次数:

近日,河南大学特种功能材料重点实验室白锋教授课题组的研究成果Microemulsion-Assisted Self-Assembly and Synthesis of Size-Controlled Porphyrin Nanocrystals with Enhanced Photocatalytic Hydrogen Evolution, “Nano Letters, 2019, 19, 2614-2619”发表在国际著名期刊Nano Letters上。

文章链接:https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.nanolett.9b00423

实现材料的精准控制合成一直是科学家们孜孜以求的目标。分子自组装被认为是一种实现材料形貌和尺寸可控合成的行之有效的手段之一。卟啉是一类具有独特的刚性大环共轭结构和优异光电性能的超分子,已广泛应用于生物医药、电子器件和能源等领域。卟啉除结构优势外,外围基团和中心能与大多数金属配位使得其种类繁多,被认为是一类理想的组装基元。基于此,科学家可以通过改变卟啉种类和实验条件,利用卟啉分子间的弱键相互作用(如π-π共轭,亲疏水相互作用,氢键等),实现对其组装体的尺寸、形状、组成、结构和排列的人为控制,发挥组装体分子间的协同作用,并研究组装体在能源、生物等领域的深层次应用。

我们通过微乳辅助自组装的方法实现了油溶性四苯基铟卟啉的大规模可控自组装,通过改变乳化剂浓度得到了一系列相貌规整和尺寸可控的卟啉一维纳米材料。尺寸统计和结构分析表明,该一维材料的长度和直径随乳化剂浓度的增大而相应减小,同时乳化剂不影响纳米晶的结构。光学表征证明组装体中有序排列堆积能使其发生有效的分子耦合,组装体的可见光光捕获能力和范围大为提升,且具有超高的光催化分解水制氢效率,且催化效果远高于相同质量的卟啉商业粉末,循环实验和催化前后表征证明催化剂良好的长效稳定性。该实验验证了分子组装协同增强性能的优越性,提供了一种纳米功能材料合成的有效途径和设计理念,超分子自组装可以实现纳米结构的有效操控,并且制备简便,具有很大的应用潜力。

文章第一作者为博士生刘艳秋,河南大学为第一单位,白锋教授与美国Sandia国家实验室Hongyou Fan教授为共同通讯作者。

                                                                                       图:InTPP纳米晶的可控合成