通过π-π工程调控共价有机框架微环境实现自由基途径空间分离的连续稳定光催化过氧化氢生产

《Journal of Colloid and Interface Science》：Continuous and stable photocatalytic hydrogen peroxide production via π-π engineered microenvironments in covalent organic frameworks enabling spatial separation of radical pathways

本文介绍了一种基于苯并三噻吩（BTT）的共价有机框架（COFs）与苯甲醇（BA）-水两相系统耦合的光催化H2O2生产新策略。该策略通过π-π相互作用优化活性位点微环境，实现13,055 μmol g?1 h?1的创纪录产率，并利用固有相分离实现连续产物萃取，在20次循环后仍保持活性。实验与计算表明，空间分离的超氧自由基（?O2?，油相）和羟基自由基（?OH，水相）协同驱动水氧化反应（WOR）和氧还原反应（ORR），为可持续光催化H2O2生产提供了创新范例。

　　

亮点

本研究将苯并[1,2-b:3,4-b’:5,6-b”]三噻吩（BTT）单元整合到共价有机框架（COFs）设计中，制备了BTT-n-COFs，并引入水-苯甲醇（BA）两相系统用于光催化过氧化氢（H₂O₂）生产。BA分子与BTT-n-COFs之间存在独特的π-π相互作用，通过电子共轭效应调控材料表面电荷分布，优化活性位点微环境。

结构形貌

在溶剂热条件下，采用邻二氯苯和正丁醇混合溶剂，通过BTT与不同苯环数量氨基单体的希夫碱缩合反应，成功构建了三种亚胺型BTT-n-COFs（方案1，其中n代表苯环数量）。通过调控混合溶剂的极性，显著提升了合成COFs的结晶度和稳定性。

粉末X射线衍射（图1a-c）显示……

结论

本研究将苯并[1,2-b:3,4-b’:5,6-b”]三噻吩（BTT）单元引入共价有机框架（COFs）设计，制备了BTT-n-COFs，并基于此引入了水-苯甲醇（BA）两相系统用于光催化过氧化氢（H₂O₂）生产。独特的π-π相互作用存在于BA分子与BTT-n-COFs之间，通过电子共轭效应调控材料表面电荷分布并优化微环境。