光电化学（PEC）水还原技术可将太阳能转换为对环境友好的氢燃料，但这需要对半导体进行精细的设计和合成，要求其具有适当的带隙，合适的前沿轨道能级和高的固有电荷迁移率。近日， 德累斯顿工业大学Xinliang Feng等报道合成了一种新颖的联噻吩桥连的供体-受体2D sp²-碳连接的共轭聚合物（2D CCP），并将其用于PEC水还原。

本文要点：

1）作者通过电子受体构筑单元2,3,8,9,14,15‐hexa(4‐formylphenyl) diquinoxalino[2,3‐a:2′,3′‐c]phenazine (HATN‐6CHO)和电子供体连接基2,2′‐([2,2′‐bithiophene]‐5,5′‐diyl)diacetonitrile (ThDAN)的Knoevenagel聚合 获得了2D CCP-HATNThDAN（2D CCP-Th）聚合物。

2）与相应的联苯桥连的2D CCP-HATN-BDAN（2D CCP-BD）相比，基于联噻吩的2D CCP-Th具有较宽的光捕获范围（到674 nm），光能隙（2.04 eV） ，并且具有最高能量占据分子轨道-最低未占据分子轨道分布以促进电荷转移，这使2D CCP-Th成为用于PEC水还原的有希望的候选者。

3）实验表明， 2D CCP-Th在0 V时（相对于可逆氢电极）具有高达≈7.9µA cm^-2的析氢光电流密度，优于报道的2D共价有机框架和大多数氮化碳材料（0.09-6.0 µA cm^-2）。密度泛函理论计算表明，亚乙烯基连接处的噻吩单元和氰基取代基为H₂析出的活性位点。

该工作丰富了带有噻吩的供-受体结构的2D CCP系列，并为PEC应用，场效应晶体管和光伏技术提供了有前景的半导体有机材料。

Shunqi Xu, et al. Weakly Thiophene‐Bridged Donor–Acceptor sp²‐Carbon‐Linked 2D Conjugated Polymers as Photocathodes for Water Reduction. Adv. Mater., 2020

DOI: 10.1002/adma.202006274

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202006274