近日，吉林大学新能源与环境学院吕聪教授在共价有机框架材料光催化领域研究中取得重要进展，创新性地构筑了多组分D-A结构 COFs以增强电子迁移率和活性物种的生成量，进而实现有机污染物的高效光催化氧化降解，研究成果以“Construction of multivariate donor-acceptor heterojunction in covalent organic frameworks for enhanced photocatalytic oxidation: Regulating electron transfer and superoxide radical generation”为题，发表在Chinese Journal of Catalysis杂志上。

三嗪基共价有机框架 (COFs) 具有良好的π共轭平面、高的比表面积和孔隙率、易于功能化和分子结构可调等优点，使其成为高效的可见光响应型光催化剂，广泛应用于各类光催化研究中，展现出巨大的应用潜力。近年来，学者们相继在COFs骨架中构筑供体-受体异质结 (D-A COFs)，进一步提升其可见光捕获能力、电子-空穴分离效率，进而显著提高其光催化性能。然而，传统的D-A结构COFs通常由两种单体构建而成，仍受到电子迁移率低的限制，且其结构与光催化性能之间的关系仍有待深入探究。由此，本研究创新性地在三嗪基COFs中同步引入电子供体和受体取代基，成功构筑了多组分D-A结构COFs (COF-Br@R，R= OCH₃、OC₃H₇、和OC₈H₁₇)。常规的COFs结构优化方法是将不同的连接键和拓扑结构进行反复地重组和评价，耗时又费力。该技术策略有效避免了上述弊端，为分子水平工程电子结构和光催化性能精准调控开辟了新的思路。

与传统D-A结构COFs (COF-H)相比，多组分D-A结构COFs 的电荷载流子分离率、电子迁移率、ROS生成量均显著增加，并且其可见光催化性能随着电子供体碳链长度的增加而增强，降解速率分别是COF-H的12.8、16.2和19.4倍。构建多组分D-A结构 COFs可强化·O₂^–的生成和转化，降低形成*OH和*OOH的能垒。COF-Br@OCH₃中与–Br和–OCH₃相连的苯环上的邻位碳原子和亚胺键 (–C=N–) 是光催化活性位点。与COF-H相比，COF-Br@OCH₃有效降低了H₂O氧化和O₂还原的能垒，增强了·OH和·O₂^–的生成，从而增强有机污染物的光催化降解性能。该研究揭示了多组分D-A COFs结构与光催化性能之间的构效关系，探明了COFs光催化降解有机污染物的活性位点与催化反应机制。

文章第一作者为吉林大学研究生张璐和张候瑞，通讯作者为吉林大学新能源与环境学院吕聪教授。该研究得到了国家自然科学基金面上项目的资助。

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https://doi.org/10.1016/S1872-2067(24)60132-4