近日，我校綠色化學(xué)研究團(tuán)隊(duì)王鍵吉教授等聯(lián)合韓國(guó)蔚山技術(shù)研究院Jong-Beom Baek教授在國(guó)際化學(xué)學(xué)術(shù)期刊Angewandte Chemie International Edition（《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》）發(fā)表了題為Overcoming Photochemical Limitations in Covalent Organic Frameworks: Low-Energy Light Driven Selective 1O2 Generation Achieved by Donor-Acceptor Strategy的研究論文。我校化學(xué)化工學(xué)院青年教師仇記寬為本文的第一作者，王鍵吉教授、趙玉靈教授和Jong-Beom Baek教授為通訊作者，河南師范大學(xué)為第一作者單位。
活性氧物種在環(huán)境修復(fù)、有機(jī)合成、能源轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，尤其是具有獨(dú)特電子構(gòu)型與選擇性反應(yīng)活性的單線態(tài)氧（1O2）在氧化反應(yīng)中占據(jù)重要地位。然而，目前主流的1O2光催化體系大多依賴藍(lán)光或高強(qiáng)度光源激發(fā)，從而引起一系列問題，例如光穿透性差、能耗高、副反應(yīng)多等，嚴(yán)重限制了其穿透反應(yīng)能力和規(guī)模化應(yīng)用。為此，該研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于供體-受體（D-A）策略的新型共價(jià)有機(jī)框架材料（TroTfb-COF），通過引入羰基官能團(tuán)，成功實(shí)現(xiàn)了電子的局域化調(diào)控，從而在紅光照射下實(shí)現(xiàn)了高效、選擇性地產(chǎn)生1O2。研究結(jié)果證實(shí)，通過在1,3,5-三苯基苯（Tpb）核心結(jié)構(gòu)的兩個(gè)相鄰苯環(huán)上合理引入吸電子的羰基基團(tuán)，所得TroTfb-COF 顯著增強(qiáng)了框架內(nèi)部的D-A相互作用。這一分子設(shè)計(jì)不僅促進(jìn)了電荷在框架內(nèi)的局域化，而且通過形成共平面“鎖定”構(gòu)型增強(qiáng)了層間的 π-π 堆積作用。因此，TroTfb-COF 在 200-750 nm 范圍內(nèi)表現(xiàn)出比純碳骨架模型 TpbTfb-COF 更強(qiáng)的可見光吸收能力，展示出作為紅光驅(qū)動(dòng)光催化劑的應(yīng)用潛力。在紅光照射下，TroTfb-COF 通過耦合電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制選擇性地產(chǎn)生1O2，其光催化活性相比TpbTfb-COF 提高了10倍，首次實(shí)現(xiàn)了在高級(jí)氧化反應(yīng)中目標(biāo)產(chǎn)物的高效選擇性合成。這一成果揭示了新型共價(jià)有機(jī)框架材料的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，拓展了該材料在克級(jí)合成、穿透催化以及環(huán)境污染物降解等方面的應(yīng)用范圍，為低能光催化新材料的設(shè)計(jì)提供了新的思路。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202508078
(化學(xué)化工學(xué)院 蔣 濤 王曼曼)
