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第一作者:兰州大学 Tianhang Hu
通讯作者:兰州大学 董正平
DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.202413943
本文要点
1. 在原子水平上调节共价有机框架(COFs)结构以增强光催化氧化能力非常重要,但仍然具有挑战性。
2. 本文以 2,4,6-三甲酰-氯葡萄糖醇(Tp)为模块分子,以 5,5′-二氨基-2,2′-联吡啶(Bpy)和 3、 6-哒嗪二胺(Dz)连接体的原子级 N 位点取代 4,4′-二氨基联苯(BD)和 1,4-苯二胺(Pa),从而构建出具有可调光催化性能的 COFs。
3. 机理研究发现,在以 N 位点为链接物的 COF 中,1O2 在 TpBpy-COF (-4.23 kcal mol-1)和 TpDz-COF (-4.63 kcal mol-1)孔壁上的吸附能高于在 TpBD-COF (-2. 73 kcal mol-1)和 TpPa-COF (-2.17 kcal mol-1)上更高的吸附能,从而实现了 1O2 的活化和对硫醚氧化的高催化性能,转化率几乎大于 99%,优于大多数已报道的有机光催化剂。
4. TpBpy-COF 具有窄带隙、快速电荷分离和转移能力以及单端活化能力,因此在硫醚氧化(如芳香族硫醚、脂肪族硫化物和芥子气硫化物)方面表现出卓越的催化活性。
5. 这项研究为在原子水平上调节基于 COFs 的有机光催化剂的激子效应和光催化活性提供了一种新颖而有效的策略。
图文导读
图1. (a) 具有不同孔径的 Tp 基 COF 的合成示意图,称为 TpDz-COF、TpPa-COF、TpBpy-COF 和 TpBD-COF。(b–e) TpBpy-COF、TpDz-COF、TpBD-COF 和 TpPa-COF 的实验、精修和模拟 PXRD 图案。
图 2. (a) TpBpy-COF、(b) TpDz-COF、(c) TpBD-COF、(d) TpPa-COF、(e) 的 13C 交叉偏振魔角旋转 (CP-MAS) 固态 NMR 谱) COF 的宽扫描 XPS 光谱,(f) COF 的高分辨率 N 1s XPS 光谱,(g) COF 的高分辨率 C 1s XPS 光谱和 (h) COF 的高分辨率 O 1s XPS 光谱。
图 3. (a) TpBpy-COF 的 SEM 图像,(b-c) TpBpy-COF 的 HR-TEM 图像,(d) TpBpy-COF 的 HAADF-STEM 图像,以及 (e-g) C(黄色)、O 的 EDX 映射图像(蓝色)和 N(红色)。
图 4. (a) 紫外可见 DRS,(b) 相应的 Tauc 图分析,(c) 四个 COFs的瞬态光电流和 (d) 四个 β-酮烯胺 COFs的 EIS。
图 5. (a) TpBpy-COF、(b) TpDz-COF、(c) TpBD-COF 和 (d) TpPa-COF 及其片段的孔单元结构的 HOMO 和 LUMO,最低激发单重态的 NTO 对(e) TpBpy-COF、(f) TpDz-COF、(g) TpBD-COF 和 (h) TpPa-COF 的片段。
图 5. (a) O2 与 TpBpy-COF 孔单元结构之间的吸附结构、马利肯电荷和吸附能,(b) TpBpy-COF 光催化剂上蓝光诱导硫化物选择性氧化中 1O2 的自旋捕获,(c) ) 提出了 TpBpy-COF 光催化氧化茴香硫醚的机制。
文章链接: https://doi.org/10.1002/adfm.202413943
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