[发明专利]一种联噻吩线性有机共轭聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种联噻吩线性有机共轭聚合物及其制备方法和应用，所述聚合物由3,3’‑双((2,5,8,11‑四氧杂环丁烷‑13‑基)氧基)‑2,2'‑联噻吩作为电子受体，与不同的电子供体通过Stille偶联构筑的D‑A型共轭聚合物。该联噻吩线性有机聚合物在水中具有良好的分散性以及具有较大的可见光吸收，能够应用于光催化水制氢。

技术领域

本发明涉及共轭聚合物材料技术领域，更具体地，涉及一种联噻吩线性有机共轭聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着社会经济的迅速发展和人口的不断增加，传统的非可再生资源(如石油、天然气和煤炭等)正以极快的速度消耗，资源短缺问题已成为当今世界的重大难题之一。于此同时，传统能源造成的环境污染和生态失衡等一系列问题也极大的限制了全球工业化的发展甚至极大的威胁人类的生存环境，寻找可替代的绿色能源成为全球的研究热点之一。在众多的绿色能源中，新兴能源-氢能以其燃烧产物无污染、优异的稳定性、较高的导热性和发热值等优点，成为当今世界能源舞台上一种举足轻重的能源。

目前，常见的制氢方式包括水解法制氢、水煤气法制氢、石油裂解产氢、光解水产氢等。其中，光解水产氢充分利用太阳能将水分解生成氢气，具有成本低、无二次污染等优点，是一种可循环利用的产氢技术，极大的吸引了研究人员的关注。1972年，首次报告发现TiO₂单晶电极紫外光下催化分解水产生氢气，标志着光催化制氢领域的开启。此后，文献(Kawai T,Sakata T.Conversion of carbohydrate into hydrogen fuel by aphotocatalytic process[J].Nature,1980,286:474-476.)报道了线型共轭聚合物聚对苯撑在紫外光区有制氢性能，首个应用于光催化制氢领域的有机共轭聚合物。由于有机共轭材料的结构多样性，使得越来越多的有机共轭聚合物作为光催化剂应用在光解水制氢领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种联噻吩线性有机共轭聚合物，所述联噻吩线性有机共轭聚合物能够应用于光催化水制氢。

本发明的另一目的在于提供所述联噻吩线性有机共轭聚合物的制备方法。

本发明的另一目的是提供所述连噻吩线性有机共轭聚合物的应用。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种联噻吩线性有机共轭聚合物，所述共轭聚合物化学结构式如式(Ⅰ)所示：

其中，m为1～10，n为2～10000；

其中单元选自以下结构式中的任意一种：

其中R是C₄～C₂₀的烷基。

本发明所述联噻吩线性有机共轭聚合物由3,3’-双((2,5,8,11-四氧杂环丁烷-13-基)氧基)-2,2'-联噻吩作为电子受体，与不同的电子供体反应得到的线性有机共轭聚合物。所述线性有机共轭聚合物采用苯并双噻吩和并噻吩作为给电子基团，由于其具有良好的平面性，与联噻吩单元构成全平面结构，有利于光催化水产氢过程中催化剂内电荷转移，其次，联噻吩侧链为烷氧基团，使聚合物亲水性增加，提高在催化剂在水中的溶解性，有利于光催化水制氢的速率。

优选地，所述单元选自以下结构式中的任意一种：

所述单元为时，光催化水制氢效果更好。

优选地，所述联噻吩线性有机共轭聚合物的制备方法，包括如下步骤：在惰性气氛下，联噻吩与单元的单体形成的混合物中加入以三(二亚苄基丙酮)二钯和三(邻甲基苯基)磷作为的催化剂、有机溶剂，加热反应即得线性有机共轭聚合物。