1. 文章信息

標題：  Photocatalytic Hydrogen Production on a sp2-Carbon-Linked Covalent Organic Framework

中文標題：高質量乙烯（xī）基共價有機骨架的（de）製備及光解水（shuǐ）產氫的研究       

頁碼：  e202208919  

DOI：  10.1002/anie.202208919               

2. 文（wén）章鏈接

  https://doi.org/10.1002/anie.202208919 

3. 期刊信息

期刊名：Angewandte Chemie International Edition

ISSN：  1433-7851   

2022年影（yǐng）響因子：  16.823

分區（qū）信息： 中科院一區Top；JCR分區（qū）（Q1） 

涉及研究方向： 化學研究的各個領域  

4. 作者信（xìn）息：第一作（zuò）者是  吉林大學博士研究（jiū）生馬思（sī）和（hé）浙江（jiāng）大（dà）學杭州國際科創中心的鄧天琪研究員 。通訊作者為  吉林大學的劉曉明教授、夏虹教授和新加坡高性能計算研究院的吳（wú）剛研（yán）究員

5. 光催化活（huó）性評價係統型號：CEL-SPH2N；氙燈光源型號：CEL-HXF300。

光催化水分解產氫是將太陽能轉化為化學能的有效方法之（zhī）一，可以（yǐ）在一定程度上緩解日益嚴重的能源短（duǎn）缺和環（huán）境汙染問題。光催（cuī）化劑在（zài）太陽能轉化過程中起著不可或缺（quē）的作用，因為它們負責光的吸收，載流子的產生和傳（chuán）輸以及（jí）催化劑表麵的氧化還原反應（yīng）。自1972年Fujishima和Honda開創性地報道了TiO2光電極上的光催化製氫的研究以來，研究（jiū）者們在此基礎（chǔ）上進行了大量探索和嚐試，相繼開發出（chū）了以鈦酸鍶（sī）和硫化鎘為代表的無機半導體（tǐ）材料（liào），金屬有機骨架為代表（biǎo）的無機有（yǒu）機雜化材料和g-C3N4等有機半導體材料。然而，可修飾性差（chà）、吸光能力不足和低比表麵積等缺陷的存在，限製了性能的提（tí）高和進（jìn）一步實際性應用發展。近（jìn）年來，二維共價有機骨架作為一種獨特的晶態有機多孔材料被廣泛應用於光催化（huà）領域，其中在光催化水分解析氫方向上的研究倍受關注，穩（wěn）定連接和高催（cuī）化活性的二維共（gòng）價有機（jī）骨架光催化劑的設計和合成自然而然地成為了研究熱點。

本工作通過（guò）梯度升（shēng）溫策略，采用廉價易得的2,4,6-三（4-甲（jiǎ）酰基苯（běn）基）-1,3,5-三（sān）嗪和1,4-對苯二乙腈作為共聚單體，成功製備了高結晶性和大比表麵積的穩定乙烯（xī）基連接的COF-JLU100（圖1）。在抗壞血酸（AA）和三乙醇（chún）胺（TEoA）這兩種犧（xī）牲試劑（SED）體係中的最高析氫速率分別為87565 µmol g-1 h-1和107380 µmol g-1 h-1，超過（guò）了先前報道的基於COF的光催化劑（jì）的活性，最高速率為經典（diǎn）的N3-COF的13倍（bèi）。即使在模（mó）擬太陽光的照（zhào）射下，兩種犧牲試劑中均能獲得較高的析氫速率。表觀量子效率測得COF-JLU100在450 nm處的最高（gāo）AQY為5.13%，這是目前報道的（de）乙烯基連接COF的最高記錄（lù）。此外，COF-JLU100在兩種犧牲試劑條件下均能實（shí）現五（wǔ）次循環利用，且速率無明顯降低，說明COF-JLU100具（jù）有較高的（de）穩定性和（hé）優異的（de）可重複使用性。（圖2）

進一步（bù）地，我（wǒ）們還通過一係列表征和理論計算（suàn）相結合（hé），詳細討論了COFs結構與光催化性能之間的關係。COF-JLU100中的氰基（jī）乙烯片段，不僅增強了層間π-電子耦合，擴展（zhǎn）了可見光響應範圍，誘導更多的（de）光生載流子，而且促使形成（chéng）獨立的電子和空穴π-柱（zhù）傳輸通道，有利於載流子（zǐ）傳輸與分離。此外，COF-JLU100較高的表麵親水性，促進了催化劑顆粒在水（shuǐ）中的分散，有利於光的吸收與利用，同時有助於光催化劑與水/犧牲試劑之間的相互（hù）作用（yòng）。因（yīn）此，COF-JLU100在光解水析氫性能中表現出高催化活性和穩定性。（圖3）

總的來說，論文中報（bào）道了高結晶性和大比表麵積的乙烯（xī）基（jī）共價有（yǒu）機骨架COF-JLU100的（de）製備及高（gāo）效光解水析氫性能，促進了在分子水（shuǐ）平（píng）上新型COF基光催（cuī）化劑的（de）設計和合成及其在太陽能轉換中的（de）應用。