由于不含金属的COF具有丰富的结构和可控的催化位点,因此能够用于ORR电催化。通常边缘位点的催化活性比基面的催化位点活性更高,但是如何调节COF的边缘位点比较困难,因为二维/三维COF连续拓扑结构导致边缘位点含量非常有限。
有鉴于此,东华大学罗维研究员、李小鹏研究员、中国科学院上海先进研究院徐庆副研究员等报道调节1D COF材料的边缘位点用于ORR催化,分别合成了边缘位点为羰基、二氨基吡嗪、苯基咪唑、苯甲醛咪唑等结构。
本文要点
(1)
合成的COF具有相同的骨架结构,相似的孔结构,同时边缘催化位点的电子结构不同,因此能够调控催化活性。
(2)
边缘修饰苯基咪唑的COF具有比其他边缘位点更强的催化活性。理论计算结果显示不同的边缘位点能够调节OOH*中间体的结合能,因此实现了对催化活性的调控。这项研究展示了一种新颖的COF材料设计,通过分子调节边缘位点,改善ORR催化活性。
参考文献
Yumeng Chang, Chao Lin, Haifeng Wang, Xiaotong Wu, Luyao Zou, Jixin Shi, Qi Xiao, Qing Xu, Xiaopeng Li, Wei Luo, Catalytic Edges in One-Dimensional Covalent Organic Frameworks for the Oxygen Reduction Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202414075
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202414075