江海龙Nature Commun：调控供体-受体激子改善COF光催化活性

纳米技术

2023-05-29

聚合物半导体光催化剂广泛具有强激子效应和较高的激子结合能，显著影响聚合物光催化剂的性能。

有鉴于此，中国科学技术大学江海龙（Hai-Long Jiang）等通过DFT计算研究供体-受体COF的能带排列和电子得失特点，通过计算结果设计高性能COF光催化制氢材料。

主要内容

（1）

1,3,5-三（4-氨基苯基）三嗪TAPT（1,3,5-tris(4-aminophenyl)triazine）或者1,3,5-三（4-氨基苯基）苯TAPB（1,3,5-tris(4-aminophenyl)benzene）作为受体，使用修饰不同官能团的对苯二甲醛作为供体。通过变化的D-A相互作用强度，能够系统的调控TAPT-OMe，从而实现尽量小的E_b。

（2）

通过本文相关DFT计算结果，合成了相应的D-A COF，发现TAPT-OMe-COF具有最好的光催化制氢性能，而且不同COF的光催化活性与计算结果D-A的E_b有关。当使用炔烃对亚胺进行环加成，得到的COF稳定性显著改善，TAPT-OMe-alkyne-COF的E_b显著降低，而且催化活性提高了20倍。

参考文献

Yunyang Qian, Yulan Han, Xiyuan Zhang, Ge Yang, Guozhen Zhang & Hai-Long Jiang, Computation-based regulation of excitonic effects in donor-acceptor covalent organic frameworks for enhanced photocatalysis. Nat Commun 14, 3083 (2023)

DOI: 10.1038/s41467-023-38884-w

https://www.nature.com/articles/s41467-023-38884-w