福州大学王心晨/陈雄，最新Angew！

第一作者：Zhipeng Xie

通讯作者：陈雄，王心晨

通讯单位：福州大学

陈雄，福州大学化学学院研究员，闽江学者，博士生导师。主要从事有机共轭聚合物的设计合成及其在多相光催化、能量存储等领域的研究。

王心晨，福州大学教授，博士生导师。国家重点实验室副主任、中-德联合实验室主任。主要从事人工光合成的化学基础与应用研究。

论文速览

光催化合成过氧化氢（H₂O₂）是传统蒽醌法的有利且生态可持续的替代方法。然而，在没有牺牲剂的情况下实现高转换效率仍然是一个挑战。本研究探讨了共价有机框架（COFs）孔道化学微环境的变化对光催化合成H₂O₂效率的影响。在本文中，作者制备了两种具有相同骨架结构但孔壁上连接不同烷基链的COF-O和COF-C。

实验结果显示，COF-O的亲水性变化导致电荷复合受到抑制，电荷转移电阻降低，界面电子转移加速。在氧化还原反应中，使用H₂O和O₂通过氧化还原反应实现了高达10.3%的表观量子产率（λ=420 nm），这是迄今为止聚合物光催化剂中报道的最高值之一。本研究为优化H₂O₂生成的光催化活性和选择性提供了新的途径。

图文导读

图1：COF-C和COF-O的合成途径以及它们的X射线衍射（XRD）图谱。

图2：COF-C和COF-O的氮气吸附-脱附等温线和水蒸气吸附能力，以及通过密度泛函理论（DFT）计算的水分子吸附位点，揭示了COF-O具有更好的亲水性。

图3：两种COFs在纯水和氧气环境下的光催化H₂O₂产率。

图4：COF-C和COF-O在可见光照射（420 nm，30 W LED）照射期间和照射后的EPR信号。

图5：DFT基于单层和 AA堆积结构，计算了COF-C和COF-O的O1和O3位点光催化ORR通路的自由能图。

总结展望

本研究通过侧链工程方法，成功地调整了共价有机框架孔道的化学微环境，显著提升了光催化合成H₂O₂的效率。COF-O由于其增强的亲水性和额外的活性位点，展现出了卓越的光催化性能。

这些发现不仅为设计新型高效光催化剂提供了重要指导，也为深入理解光催化过程中的电子和质量传递机制提供了新的视角。通过进一步优化孔道化学微环境，未来有望开发出性能更优的光催化材料。

文献信息

标题：Variation of Chemical Microenvironment of Pores in HydrazoneLinked Covalent Organic Frameworks for Photosynthesis of H₂O₂

期刊：Angewandte Chemie International Edition

DOI：10.1002/anie.202410179