Page 86 - 《精细化工》2022年第6期

·1152· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

图 6 NP-COF 的 PL 谱图（a）及光电流-时间曲线（b）
Fig. 6 PL spectrum (a) and photocurrent-time curve (b) of
NP-COF

2.4 光催化活性测试
按照 1.3.2 节实验条件，对 NP-COF 的光催化析
氧能力进行了测试，结果见图 7。由图 7 可知，NP-COF
光催化析出 O 2 的平均速率为 217 μmol/(g·h)；当以
2+
Co 为助催化剂（其用量为光催化剂质量的 3%）时，
图 5 NP-COF 的固体 UV-Vis DRS 谱图（a）、tauc-plot 该催化体系（记为 NP-COF+Co ）析出 O 2 的平均
2+
曲线（b）、UPS 谱图（c）及能级分布（d） 速率提升至 344 μmol/(g·h)。
Fig. 5 UV-Vis DRS spectrum (a), tauc-plot curve (b), UPS
spectrum (c) and energy level of NP-COF

由图 5c 可见，NP-COF 具有较大的功函数和较
小的费米能级，通过计算得到 NP-COF 价带最大值
（VBM）是–5.87 eV，导带最小值（CBM）是–4.46 eV。
从能级分布示意图（图 5d）可以看出，NP-COF 具
有较大的氧化电位和合适的带隙，可在可见光照射
下驱动水分子的氧化产生 O 2 。
图 6a 为 NP-COF 的稳态光致发光光谱（PL）。

由图 6a 可以看到，NP-COF 表现出一定的荧光发射 图 7 6 h 内的平均 O 2 释放量
强度，说明了其在光照条件下可有效产生一定浓度 Fig. 7 Average amount of O 2 released within 6 h

的光生载流子。图 6b 为 NP-COF 的光电流响应曲线。 将 NP-COF 与相同条件下已报道的 COFs 型光
由图 6b 可知，当 NP-COF 用作电极膜材时，黑暗条 催化剂的光催化析氧能力进行了对比，结果见表 1。
件下受到可见光照射可明显产生光电子并进行迁移。
表 1 COFs 型光催化 OER 速率比较
综上，NP-COF 是一种吸光性能良好、具有一
Table 1 Comparison of OER rates in COFs photocatalysis
定的载流子产生及迁移能力的半导体光催化剂材 光催化剂 pH 缓冲剂 OER 速率/[μmol/(g·h)] 参考文献
料，能有效地催化水中析氧反应的进行。 CTP-1 La 2O 3 ~33 [4]
CTP-2 La 2O 3 ~100 [4]
CTP-3 La 2O 3 ~10 [4]
BpCo-COF-1 无 152 [5]
g-C 40N 3-COF La 2O 3 32 [12]
CTF NSs 无 247 [13]
2
sp C-COF La 2O 3 ~1.8 [15]
NP-COF La 2O 3 344 本文
注：表中的光催化体系中光源均为 300 W 氙灯（λ> 420 nm），
2+
助催化剂为 Co ，电子牺牲剂为 AgNO 3；CTP 为共价三嗪骨架；
BpCo-COF-1 为联吡啶类 COFs；g-C 40N 3-COF 为石墨氮化碳型
2
COFs；CTF NSs 为共价三嗪框架超薄纳米片；sp C-COF 为碳碳
双键连接构筑的全共轭芘类 COFs；NP-COF 为本文碳碳双键连
接构筑的萘酰亚胺类 COFs。