具有动态二硫键的仿生界面提升了稀释二氧化碳的光转化效率及其耐用性

《Journal of the American Chemical Society》：Biomimetic Interface with Dynamic Disulfide Bonds Boosts Durable Photoconversion of Diluted CO2

通过引入动态二硫键，提升COFs对分子催化剂的适应性锚定及电子耦合效率，显著增强低浓度CO?光催化转化性能（CO产率10.6 mmol g?1 h?1，选择性94.5%），在连续300小时运行中保持稳定。

　　

将分子催化剂整合到共价有机框架（COFs）中，为利用太阳能将低浓度的二氧化碳（CO₂）转化为高附加值燃料和化学品提供了一条有前景的途径。然而，传统COFs的刚性限制了分子催化剂的适应性结合，并阻碍了电荷的定向迁移，这不可避免地限制了它们在稀薄CO₂条件下的光催化活性和操作耐久性。在这里，我们提出了一种仿生策略，即在COFs中引入动态的二硫键，以实现[Co(bpy)₃]²⁺（bpy = 2,2′-联吡啶）的适应性固定，并促进界面电子耦合，从而显著提高CO₂的光催化效率和稳定性。所得到的富含二硫键的TFBP-APDS COFs的二氧化碳转化速率为10.6 mmol g^–1 h^–1，选择性高达94.5%，是其不含二硫键的类似物TFBP-BD（转化速率4.4 mmol g^–1 h^–1，选择性78.9%）的2.4倍。结合光谱分析和理论研究结果表明，动态二硫键增强了[Co(bpy)₃]²⁺与钴原子之间的适应性相互作用，并加强了界面电子耦合，从而促进了COF框架内的高效且定向的电荷传输。在一个自制的集成流式光催化微反应器中，TFBP-APDS在模拟烟气条件（15% CO₂）下实现了5.1 mmol g^–1 h^–1的二氧化碳产率，并且连续运行300小时后性能没有下降。