催化劑的催化活性取決于催化劑的表面性質,這個現象在光催化劑無處不在。但是有機光催化劑如何通過結構調控進行表面工程化一直被人們忽略。
有鑒于此,復旦大學郭佳教授、胡可研究員、吉林大學朱有亮副教授等提出了COF的晶化策略,能夠調節無定形-晶化變化過程,增強表面有序性。
本文要點:
(1)
動態理論計算模擬的結果表明,在球狀無定形前驅分子的表面修飾單功能調節劑,能夠改善表面動態可逆,從內到外增加晶化度。得到的COF微球具有表面增強的結晶度,均勻的球形形貌。最簡單的β-酮亞胺COF的可見光制氫性能達到126 mmol g-1 h-1,SiO2@COF加入最少量Pt助催化劑,可見光催化制氫產率達到350 mmol g-1 h-1。
(2)
反應機理研究表明表面晶疇形成表面電場,因此累積光生電子,減少COF和Pt的界面電子轉移能壘。
這項工作在微觀分子結構和光催化劑的宏觀性質之間搭建橋梁,實現了晶體有機光催化劑的設計與調節。
參考文獻
Lin, Z., Yu, X., Zhao, Z. et al. Controlling crystallization in covalent organic frameworks to facilitate photocatalytic hydrogen production. Nat Commun 16, 1940 (2025).
DOI: 10.1038/s41467-025-57166-1
https://www.nature.com/articles/s41467-025-57166-1