大环芳烃菲咯啉的设计、合成及其铜光敏剂光解水制氢性能
Macrocyclic Arenes Derived Phenanthrolines: Design, Synthesis and Application at Heteroleptic Copper Complexes for Photocatalytic Hydrogen Evolution from Water
作者单位E-mail
许萌 浙江工业大学绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地, 杭州 310014  
俞晓聪 浙江工业大学绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地, 杭州 310014  
刘雪粉 杭州师范大学钱江学院, 杭州 310018  
陈浩 浙江工业大学绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地, 杭州 310014  
范金轩 浙江工业大学绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地, 杭州 310014  
王天琦 浙江工业大学绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地, 杭州 310014  
吴庆安 浙江工业大学绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地, 杭州 310014  
罗书平 浙江工业大学绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地, 杭州 310014 Luoshuping@zjut.edu.cn 
摘要: 设计、合成了一类4,7位为大环芳烃的菲咯啉二齿氮配体,可与铜(Ⅰ)和Xantphos原位配位,获得一系列新型氮磷杂配铜光敏剂CuPS 1~CuPS 6,在均相光解水制氢体系中研究其光敏活性及构效关系。实验结果表明,在菲咯啉4,7位引入芳基有利于提高其光敏活性,1-萘基取代的CuPS 3有最好的制氢活性,光解水制氢转化数(TON)达957。通过理论计算对比分析,1-萘基取代基与菲咯啉母核具有较大的二面角,对铜配合物的激发态有较好的保护作用,因此CuPS 3表现出较高的荧光量子产率(0.036)和较长的激发态寿命(1.36 μs)。
关键词: 大环芳烃  菲咯啉  铜光敏剂  光解水  制氢
基金项目: 
Abstract: A series of macrocyclic arenes derived phenanthrolines have been designed and synthesized, which could form a series of novel heteroleptic copper photosensitizers CuPS 1~CuPS 6 with Xantphos as phosphorus ligands. The photosensitive activity of CuPS 1~CuPS 6 was studied in homogeneous photocatalytic water reduction system for hydrogen production. The research results showed that 1-naphthyl was the preferred substituent and the turnover number (TON) of CuPS 3 for hydrogen production was up to 957. Through theoretical calculation and comparative analysis, a larger dihedral angle of the 1-naphthyl substituent and the phenanthroline nucleus has a better steric effect to protect the excited state of the copper complex. Thus, CuPS 3 displayed a higher fluorescence quantum yield (0.036) and a longer excited state lifetime (1.36 μs).
Keywords: macrocyclic arene  phenanthroline  copper photosensitizer  photocatalytic water splitting  hydrogen evolution
投稿时间:2021-02-09 修订日期:2021-07-14
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许萌,俞晓聪,刘雪粉,陈浩,范金轩,王天琦,吴庆安,罗书平.大环芳烃菲咯啉的设计、合成及其铜光敏剂光解水制氢性能[J].无机化学学报,2021,37(9):1597-1605.
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