共价有机骨架(COF)是近年来出现的新一代结晶性多孔材料,它通过强共价键将功能有机结构单元结合到二维或三维(2D或3D)预先设计的网络结构中,二维(2D)共价有机骨架(2D-COF)是一种极具吸引力的太阳能到化学能转换平台。
近日,吉林大学Xiaoming Liu,Hong Xia,新加坡科技局Gang Wu合成了一种具有高结晶度和大比表面积的基于sp2-碳链三氮杂环的2D-COF-JLU100。采用梯度加热法研究了1,3,5-三(4-甲酰基苯基)三嗪(TFPT)与1,4-苯二乙腈(PDAN)的Knovenagel缩合反应。然后,研究了制备的2D-COF在可见光照射下的光催化产氢性能。
文章要点
1)首先,sp2-碳键不仅增加了稳定性,而且延长了π-电子在骨架平面内的共轭。其次,引入吸电子的三嗪基团将提高光催化性能。第三,两种单体都价廉易得。第四,高度有序的框架将有助于建立性能和结构关系,并提供对光催化本质的见解。
2)当以三乙醇胺(TEoA)或抗坏血酸(AA)为牺牲电子供体(SED)时,Pt掺杂的COF-JLU100在两种光催化体系中都表现出了出人意料的高活性,甚至超过了100,000 µmol g-1 h-1,是目前最先进的N3-COF的13倍,超过了所有已报道的COF基光催化剂的活性。
3) 实验和理论研究证实,CoF-JLU-100层中的氰基-乙烯链段延长了π离域,提高了光生电荷转移、分离速率和在水中的分散性,所有这些都是其优异光催化性能的协同贡献。
参考文献
Si Ma, et al, Photocatalytic Hydrogen Production on a sp2-Carbon-Linked
Covalent Organic Framework, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202208919
https://doi.org/10.1002/anie.202208919