由于不含金屬的COF具有豐富的結構和可控的催化位點,因此能夠用于ORR電催化。通常邊緣位點的催化活性比基面的催化位點活性更高,但是如何調節COF的邊緣位點比較困難,因為二維/三維COF連續拓撲結構導致邊緣位點含量非常有限。
有鑒于此,東華大學羅維研究員、李小鵬研究員、中國科學院上海先進研究院徐慶副研究員等報道調節1D COF材料的邊緣位點用于ORR催化,分別合成了邊緣位點為羰基、二氨基吡嗪、苯基咪唑、苯甲醛咪唑等結構。
本文要點
(1)
合成的COF具有相同的骨架結構,相似的孔結構,同時邊緣催化位點的電子結構不同,因此能夠調控催化活性。
(2)
邊緣修飾苯基咪唑的COF具有比其他邊緣位點更強的催化活性。理論計算結果顯示不同的邊緣位點能夠調節OOH*中間體的結合能,因此實現了對催化活性的調控。這項研究展示了一種新穎的COF材料設計,通過分子調節邊緣位點,改善ORR催化活性。
參考文獻
Yumeng Chang, Chao Lin, Haifeng Wang, Xiaotong Wu, Luyao Zou, Jixin Shi, Qi Xiao, Qing Xu, Xiaopeng Li, Wei Luo, Catalytic Edges in One-Dimensional Covalent Organic Frameworks for the Oxygen Reduction Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202414075
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202414075