基于3D金属集群的网状合成COF具有创纪录的高连接性,用于高效的光催化合成H2O2
Mi Zhang1, Pei Huang1, Run-Han Li1
1Guangdong Provincial Key Laboratory of Carbon Dioxide Resource Utilization, School of Chemistry, South China Normal University, Guangzhou, 510006, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|June 3, 2025
概括
研究人员使用8连接度集群开发了基于金属集群的新型高连接度共价有机框架 (MCCOFs). 这些MCCOF证明了氧气到过氧化的高效光催化转化,展示了先进材料合成的潜力.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学 化学 化学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 基于金属集群的共价有机框架 (MCCOF) 是一种通过网状化学合成的新型材料类.
- 以前的MCCOF结构仅限于2,3和6连接,阻碍了更复杂的框架的开发.
- 在MCCOF中实现更高的连接性是一个重大挑战,因为将多个连接节点纳入金属集群的困难.
研究的目的:
- 合成新的3DMCCOF,其连接性比之前报告的更高.
- 研究这些新型MCCOF的光催化特性,特别是用于氧化氧化物转化.
- 探索控制光催化性能的结构功能关系.
主要方法:
- 合成两个3D [8+2]连接的MCCOF,通过将一个8连接度集群构建块 (Al8-8c) 与线性二甲连接器凝结.
- 合成的MCCOFs对O2转化为H2O2的光催化评估.
- 使用现场电子偏磁共振 (EPR) 和现场里埃转换红外光谱 (FTIR) 进行表征.
- 密度函数理论 (DFT) 计算,以了解结构-属性相关性.
主要成果:
- 成功合成了两个新的3DMCCOF与前所未有的8连接金属集群单元.
- 通过合成的AlCCOFs证明了高效的光催化O2到H2O2的转换,这归因于它们有利的能量带结构和光电子转换能力.
- 在水和醇反应系统中,AlCCOF-1实现了16794.69μmol g-1h-1的高H2O2光合作用效率.
结论:
- 这项工作报告了第一个具有8个连接集群单元的高连接性MCCOF,扩大了网状合成的范围.
- 开发的MCCOF具有高效光催化应用的巨大潜力,特别是在过氧化生产中.
- 这项研究强调了利用金属集群通过共价链接构建复杂的网状框架的前景.
