5-氨基-1H-咪唑-4-甲腈的合成及作为电子供体

发布日期:2025/9/25 10:14:26

简介

5-氨基-1H-咪唑-4-甲腈（AICN）为灰白色至淡黄色结晶固体，易吸湿，需惰性气体封存；可溶于DMSO、热水，难溶于冷水，密度1.42 g/cm³，折射率1.621。它既是供体-受体型氮化碳光催化剂的优良电子供体单元，能显著拓宽π共轭体系、促进电荷分离，多用于电子供体。其可在共轭骨架中注入高密度离域电子，有效降低带隙并延长光生载流子寿命。

5-氨基-1H-咪唑-4-甲腈的性状

合成

N-（2-氨基-1,2-二氰乙烯基）甲脒1.35 g （0.01 mol）溶于水10 ml，室温下滴加25%氢氧化钠水溶液1.76 g (0.011 mol)，搅拌3小时。反应混合物冷却至5℃，用35%盐酸中和，反应混合物用Celite过滤除去HARTZ，滤液浓缩干燥。得到的残渣中加入丙酮，过滤除去不溶性盐，减压浓缩，真空干燥，得到所需产物0.89 g（收率82.4%）[1]。

电子供体

5-氨基-1H-咪唑-4-甲腈作为电子供体单体，嵌入氮化碳骨架形成供-受体共聚物，即刻拓宽π共轭体系。其引入实现空间电荷分离，显著提升可见光利用率与载流子传输速率。所得光催化剂产氢活性跃升至3204 μmol·h⁻¹·g⁻¹，为高效CN基制氢材料提供了简便分子工程路径。研究表明：太阳能驱动光催化水分解制氢被认为是解决能源危机和环境污染问题最有前景的策略之一。光催化剂的电子性质和能带结构的调控对于提高电荷分离效率和产氢活性至关重要。基于5-氨基-1H-咪唑-4-甲腈具有良好的电子供体效应，程敬招等人通过将5-氨基-1H-咪唑-4-甲腈(AICN)引入氮化碳(CN)的分子骨架中，制备了基于供体-受体修饰的氮化碳共聚物。CN中掺入电子供体AICN单元可以拓宽π共轭体系并促进电子和空穴在空间上的分离，从而增强了光利用率并且提高了分子内电荷载流子传输速率。因此,AICN修饰的CN样品表现出更高的光催化产氢速率，最佳光催化活性可达3204μmol·h^(-1)·g^(-1)。这项分子工程策略为开发高性能的氮化碳基产氢光催化剂提供了一条有效途径[2]。