西湖大学JACS：水热合成两性离子COF以及光催化制氢

纳米技术

2023-10-20

近些年具有高晶化度和离子特点的离子型COF受到人们的关注。两性离子（zwitterionic）COF与阳离子或者阴离子COF不同，两性离子COF具有能够调控电荷密度、超亲水性、离子导电性好等优势，因此两性离子COF材料具有多种多样的应用前景。但是如何构筑高强度高晶化的两性离子COF材料仍是个非常大的挑战。

有鉴于此，西湖大学徐宇曦等首次通过绿色的水热合成技术，使用4-二甲氨基吡啶（DMAP）催化剂合成高晶化的两性离子含烯烃COF材料。

主要内容

（1）

通过详细的理论计算和实验表征，说明DMAP催化剂具有高催化活性，而且发现H₂O有助于形成高晶化ZVCOF，H₂O能够降低活化能的能垒，而且能够增强反应的可逆性。H₂O能够促进两性离子位点的水化，促进形成规则的层状结构，有助于ZVCOF晶化。

（2）

构筑的ZVCOF具有π共轭结构和亲水性，因此实现了优异的可见光催化性能，光催化制氢达到2052 μmol h^-1，在420 nm的量子产率达到47.1 %，性能比各种报道的COF光催化剂性能更好。ZVCOF能够沉积到基底上构成光催化薄膜器件，光催化制氢性能高达402.1 mmol h^-1 m^-2。

参考文献

Zhao Zhang and Yuxi Xu*, Hydrothermal Synthesis of Highly Crystalline Zwitterionic Vinylene-Linked Covalent Organic Frameworks with Exceptional Photocatalytic Properties, J. Am. Chem. Soc. 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c08220

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c08220