光催化还原分子氧是实现可持续生产过氧化氢(H2O2)的有前途的途径。这一具有挑战性的过程需要光敏半导体,该半导体必须以太阳能为动力,以高电荷转移动力学来生成和分离电子和空穴。共价有机骨架(COF)是一类新兴的光敏半导体,可在分子水平上调节以产生高电荷载流子和转移。本文报告了基于(二芳基氨基)苯连接基的两个新设计的二维COF。要点一:本文所述合成材料形成了Kagome(kgm)晶格并显示出强大的可见光吸收能力。其高结晶度和较大的表面积(高达1165m2·g-1)允许有效的电荷转移和扩散。要点二:二芳基胺(供体)单元可促进强还原性能,使这些COF能够有效还原氧以形成H2O2。此研究表明,使用无金属的可回收光催化系统可实现高效的光催化太阳能转化。
总结:本文合成了一系列新的亚胺COFS,由(二芳氨基)苯单元组成。这些COFS是高度结晶的,排列成一个Kagome晶格。13C−1H和1H−1HNMR实验证实了COFS的局部化学环境。在不同的热化学条件下,COFS保持稳定。对COF结构的分子动力学模拟进一步证实了AA堆叠晶体的性质。这两种COFS都表现出高的比表面积,在可见光区域具有很强的吸收能力,以及光催化的理想带隙。用线性扫描伏安法测定了斩波照明下导带和价带的绝对位置。利用氧饱和水在可见光照射下的光催化反应显示出较高的H2O2生成速率。本研究是利用COFS进行光催化H2O2生产的第一个例子,为合成太阳能驱动的无金属光催化剂开辟了一条新的途径。