多年来，已开发出新颖的光催化材料来有效地将水分解为氢和氧，以实现可持续的太阳能转化和利用。大多数光催化剂都集中在由导带（CB）中的光生电子贡献的产氢还原半反应。对于全水分解为氢和氧的过程，水氧化为氧已被视为限速步骤，其为四电子过程。然而，由于反应速率较慢，且缺乏高效的光催化剂，氧的生成仍然是一个巨大的挑战。因此，在光催化全水分解的大规模应用之前，还有很长的路要走。价带（VB）中光生空穴贡献的氧化半反应的研究具有重要意义，为整体水分解和光化学转化提供了有力的补充。此外，对氧化半反应的理解对整个光催化反应的一般科学规律也很重要。
有鉴于此，清华大学朱永法教授等人，成功制备了一种高度结晶的苝酰亚胺聚合物光催化剂（Urea-PDI）。
本文要点
1）由于其大的共轭体系，Urea‐PDI具有广泛的光谱响应。到目前为止，在可见光条件下，在没有催化剂的情况下，Urea-PDI具有最高的析氧率(3223.9 mol g−1 h−1)，性能是传统PDI超分子光催化剂的107.5倍以上。
2）强大的氧化能力来自于共价键结合的共轭分子促成的深价带（+1.52 eV）。此外，Urea-PDI的高结晶度和大分子偶极子有助于形成强大的内置电场，从而促进光生载流子的分离和运输。
3）此外，Urea-PDI非常稳定，连续照射100小时后性能没有衰减。
总之，该工作设计制备的Urea-PDI聚合物光催化剂为使用光催化水氧化提供了一种新的选择，有望为清洁能源生产做出贡献。
参考文献：
Zijian Zhang et al. A Highly Crystalline Perylene Imide Polymer with the Robust Built‐In Electric Field for Efficient Photocatalytic Water Oxidation. Advanced Materials, 2020.
DOI: 10.1002/adma.201907746
https://doi.org/10.1002/adma.201907746
