烷氧基菲咯啉设计合成及其氮磷杂配铜光敏剂的光解水制氢性能
Alkoxy Phenanthrolines: Design, Synthesis and Heteroleptic Copper Complexes as Photosensitizers in Water Reduction for Hydrogen Production
作者单位E-mail
吴庆安 绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地, 浙江工业大学, 杭州 310014  
陈浩 绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地, 浙江工业大学, 杭州 310014  
黄道臣 绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地, 浙江工业大学, 杭州 310014  
夏良敏 绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地, 浙江工业大学, 杭州 310014  
王肖璟 绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地, 浙江工业大学, 杭州 310014  
娄文雅 绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地, 浙江工业大学, 杭州 310014  
吴晓峰 义乌科学技术研究院, 浙江工业大学, 义乌 322001  
罗书平 绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地, 浙江工业大学, 杭州 310014 Luoshuping@zjut.edu 
摘要: 以功能化氮配体为导向,以4,7-二苯基-1,10-菲咯啉为原料,经季铵化、氧化、卤化和醚化合成了一类新型的2,9-二烷氧基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉配体5a~5e。再以Xantphos为膦配体,通过原位配位方法合成一系列氮磷杂配铜光敏剂(CuPS A~H),在均相光解水制氢体系中研究其光敏活性。制氢结果表明,以2,9-二乙氧基为较佳取代基,CuPS D的催化产氢总转换数(TON)可达270。在光电物理性能分析中,发现这类杂配铜配合物都有一对相似的氧化还原电位(Eoxd=-0.8 V,Ered=-1.2 V)。具有乙氧取代基的铜配合物CuPS D相对于其他取代基的铜基配合物,荧光最弱,表明乙氧基有助于提高荧光淬灭效率,增强铜光敏剂的光化学转换能力。
关键词: 菲咯啉修饰  铜光敏剂  光解水制氢  构效关系
基金项目: 国家自然科学基金(No.21376222)和浙江省自然科学基金(No.LY18B060011)资助项目。
Abstract: Aimed in the development of functionalized nitrogen ligands, a series of novel 2,9-dialkoxyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline ligands 5a~5e were designed and synthesized from 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline under quaternization, oxidation, halogenation and etherification. Then using Xantphos as phosphorus ligands, a series of heteroleptic copper photosensitizers (CuPS A~H) were obtained by the in-situ method. In homogeneous photocatalytic water reduction system, their photosensitive activity for hydrogen production was studied. Research results show that 2,9-diethoxy is the preferred substituent and the turnover number for hydrogen production (TON) of CuPS D is up to 270. In the analysis of photoelectric physical properties, it is found that this kind of heteroleptic copper complexes have a pair of similar redox potentials (Eoxd=-0.8 V, Ered=-1.2 V). Compared with other substituents in Cu-based complexes, CuPS D shows the weakest fluorescence, which indicates the ethoxy substituent could improve the photochemical conversion ability of CuPS by increasing the fluorescence quenching efficiency.
Keywords: phenanthroline-modification  copper photosensitizer  hydrogen evolution from water splitting  structure-activation relationship
投稿时间:2017-09-11 修订日期:2017-11-08
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吴庆安,陈浩,黄道臣,夏良敏,王肖璟,娄文雅,吴晓峰,罗书平.烷氧基菲咯啉设计合成及其氮磷杂配铜光敏剂的光解水制氢性能[J].无机化学学报,2018,34(2):270-276.
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