最有效光催化剂！COFs大咖！新加坡国立大学江东林，最新Angew！

学术 2024-11-08 17:45 广东

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研究概述

具有独特π结构和孔隙的共价有机框架（COF）可以作为转化的光催化剂。

然而，它们通常形成π堆积层，以至于只有表面层在光催化中起作用。

基于此，2024年11月6日，新加坡国立大学江东林教授（欧盟科学院院士）在国际期刊Angewandte Chemie International Edition发表题为《Vertically Expanded Covalent Organic Frameworks for Photocatalytic Water Oxidation into Oxygen》的研究论文。

在这里，研究人员报告了一种开发垂直扩展框架的策略，以暴露原本隐藏在层中无法接触的活性位点进行催化。

研究人员设计了共价连接的二维（2D）Co(II)卟啉层，并探索了通过三组分一锅法聚合将Co(II)卟啉层与双齿配体连接的配位键。

这些框架极大扩展了层间距，使得每个Co(II)卟啉层的上下面都暴露于反应物中。

出乎意料的是，垂直扩展框架增加了骨架氧化电位，降低了激子解离能，提高了孔隙的亲水性和对水的亲和力，并促进了水的输送。

值得注意的是，这些积极效应在水氧化成氧气的光催化中共同作用，析氧速率达到1155 µmol g⁻¹ h⁻¹，在450 nm处的量子效率为1.24%，周转频率为1.39 h⁻¹，是π堆积框架的5.1倍，成为最有效的光催化剂。

这一策略为设计层框架构建各种化学转化催化系统提供了一个新的平台。

图文解读

图1：晶体和多孔结构

图2：激子动力学、水吸附和Z势

图3：光催化水氧化和析氧

文献信息

Vertically Expanded Covalent Organic Frameworks for Photocatalytic Water Oxidation into Oxygen, Angewandte Chemie International Edition, 2024. https://doi.org/10.1002/anie.202416771.

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