Nat. Commun.：PEG稳定的2D COFs同轴堆积增强光催化HER

二维共价有机骨架（2D COFs）具有周期性骨架、扩展的π-共轭和层状堆叠结构，是一类有前途的光催化析氢材料。然而，2D COFs中的逐层组装在水中光催化循环过程中不稳定，导致无序堆叠和活性下降。近日，复旦大学郭佳教授、中国科学技术大学徐航勋教授和台湾中央研究院原子与分子科学研究所Kaito Takahashi（共同通讯作者）等人报道了一种创新型策略，以稳定2D COF中层状结构的有序排列以进行析氢反应（HER）。

作者通过席夫碱反应和随后在有机碱为催化剂和调节剂下的互变异构化合成了高质量的含苯并噻二唑的COF（BT-COF），形成了典型的β-酮烯胺键。通过工程后修饰，将高分子量PEG穿入BT-COF的一维（1D）孔道中，直到几乎填满孔道空间。

图1 PXRD模式和提出的机制

这种独特的特性抑制了相邻层的错位，并且保留了柱状π轨道阵列以促进自由电荷传输。因此，在1D孔道中填充PEG线性链，有效稳定了层内有序的π堆积，其析氢活性达到了11.14 mom g^-1 h^-1，进而表现出比母体COF（7.70 mmol g^-1 h^-1)，具有稳定的循环性能和最大AQE（在420 nm处为11.2%）。该策略对其他 COF 光催化剂也有效，如TP-COF。因此，鉴于COF/聚合物组装策略易于获得和控制，常用光催化系统的配置，如供体-受体异质结和Z-scheme可以在COFs 平台上进行不同的探索。该研究为2D COFs提供了一种通用的后功能化策略，以提高光催化性能。

图2 吸收光谱、能带结构和光催化析氢

PEG-stabilized coaxial stacking of two-dimensional covalent organic frameworks for enhanced photocatalytic hydrogen evolution. Nat. Commun., 2021, DOI: 10.1038/s41467-021-24179-5.

https://doi.org/10.1038/s41467-021-24179-5.

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Nat. Commun.：PEG稳定的2D COFs同轴堆积增强光催化HER

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