通过希夫碱缩聚构建的亚胺链是共价有机框架(COFs)链化学中最受关注的连接子之一,然而它在光催化中的潜在反应性通常被忽视,如何揭示并提高其H2O2光催化合成反应性是一个重要的挑战。
近日,南京工业大学孔岩教授、周诗健副教授和胡浩博士等人在Science China Materials发表研究论文,在揭示H2O2光催化合成中传统亚胺COF动力学局限的同时,通过在亚胺N原子周围引入吡啶N物种构建“双N”位点,打破O2在亚胺N位点的吸附与电子传输瓶颈,提高H2O2光合成的反应性与选择性。
研究亮点
利用吡啶N独特的电子结构,通过n→π*电子跃迁扩宽COF的可见光吸收范围,实现TAPT-PDA-COF的全可见光光谱吸收;同时其吸电子效应促进材料表面光生电子的传输与分离,提高光催化过程反应性。
“双N”位点的构筑有效提高与O2分子间的电荷转移,打破传统亚胺COF(TAPT-PA-COF)表面H2O2演化的动力学限制,提高H2O2的光催化活性与选择性。
基于“双N”位点构筑的TAPT-PDA-COF在可见光照射下实现了706.2 μmol L-1 h-1 H2O2的制备,是传统TAPPT-PA-COF的1.9倍。
该工作为提高传统亚胺COF在高级光催化应用中的反应性提供了新的见解,有望为COFs改性领域提供思路。
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Zhou S.J., Hu H., Hu H.k., et al. Unveiling the latent reactivity of imines on pyridine-functionalized covalent organic frameworks for H2O2 photosynthesis. Sci. China Mater. https://doi.org/10.1007/s40843-022-2337-7