第一作者：Zhipeng Xie

通訊作者：陳雄，王心晨

通訊單位：福州大學

陳雄，福州大學化學學院研究員，閩江學者，博士生導師。主要從事有機共軛聚合物的設計合成及其在多相光催化、能量存儲等領域的研究。

王心晨，福州大學教授，博士生導師。國家重點實驗室副主任、中-德聯合實驗室主任。主要從事人工光合成的化學基礎與應用研究。

論文速覽

光催化合成過氧化氫（H₂O₂）是傳統蒽醌法的有利且生態可持續的替代方法。然而，在沒有犧牲劑的情況下實現高轉換效率仍然是一個挑戰。本研究探討了共價有機框架（COFs）孔道化學微環境的變化對光催化合成H₂O₂效率的影響。在本文中，作者制備了兩種具有相同骨架結構但孔壁上連接不同烷基鏈的COF-O和COF-C。

實驗結果顯示，COF-O的親水性變化導致電荷復合受到抑制，電荷轉移電阻降低，界面電子轉移加速。在氧化還原反應中，使用H₂O和O₂通過氧化還原反應實現了高達10.3%的表觀量子產率（λ=420 nm），這是迄今為止聚合物光催化劑中報道的最高值之一。本研究為優化H₂O₂生成的光催化活性和選擇性提供了新的途徑。

圖文導讀

圖1：COF-C和COF-O的合成途徑以及它們的X射線衍射（XRD）圖譜。

圖2：COF-C和COF-O的氮氣吸附-脫附等溫線和水蒸氣吸附能力，以及通過密度泛函理論（DFT）計算的水分子吸附位點，揭示了COF-O具有更好的親水性。

圖3：兩種COFs在純水和氧氣環境下的光催化H₂O₂產率。

圖4：COF-C和COF-O在可見光照射（420 nm，30 W LED）照射期間和照射后的EPR信號。

圖5：DFT基于單層和 AA堆積結構，計算了COF-C和COF-O的O1和O3位點光催化ORR通路的自由能圖。

總結展望

本研究通過側鏈工程方法，成功地調整了共價有機框架孔道的化學微環境，顯著提升了光催化合成H₂O₂的效率。COF-O由于其增強的親水性和額外的活性位點，展現出了卓越的光催化性能。

這些發現不僅為設計新型高效光催化劑提供了重要指導，也為深入理解光催化過程中的電子和質量傳遞機制提供了新的視角。通過進一步優化孔道化學微環境，未來有望開發出性能更優的光催化材料。

文獻信息

標題：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