通过定制的活性位点微环境打破一维碳氧化物（COFs）中的激子瓶颈，实现了高容量的铀光催化作用

《Advanced Functional Materials》：Breaking the Exciton Bottleneck in 1D COFs via Tailored Active-Sites Microenvironment Enables High-Capacity Uranium Photocatalytic

本研究通过在1D COFs的C2连接子上引入-OH等取代基，精准调控其激发能结合能（Eb至86.8 meV），显著提升可见光催化活性和铀离子（U(VI)）去除能力（达1312.7 mg g?1），并首次实现1D COFs在含铀废水处理中的应用。该策略为COF光催化剂的优化提供了原子级结构-性能关系新见解。

　　

摘要

虽然二维COFs（ Coordination Organic Frameworks）限制了活性位点的暴露，但一维COFs（1D COFs）独特的双链结构使得催化活性位点能够完全暴露，从而提高了光催化活性。然而，它们较大的固有激子结合能（E_b）限制了其光催化应用。本文通过在C₂连接子上引入电子给体官能团（-OH、-CH₃、-Cl），同时保持4-碳环（4-c sql）的拓扑结构，实现了对1D COFs的E_b的精确控制。经过羟基修饰的TD-COF表现出极低的E_b（86.8 meV），从而具备了优异的可见光活性和出色的六价铀（U(VI)）去除能力（1312.7 mg g^?1）。这种一维结构同时实现了定向电荷传输，并暴露了三嗪环活性位点。这些位点中的富电子氮原子能够选择性地与铀酰离子配位，推动U(VI)向U(IV)的转化。系统的表征和密度泛函理论（DFT）计算表明，-OH官能团同时增强了亲水性、电荷迁移率和激子解离效率，从而提高了光催化活性。值得注意的是，这是首次报道1D COFs在含铀废水处理中的应用。这项工作确立了微环境工程作为优化COF光催化剂的强大策略，为核废水处理和可持续铀回收提供了原子级别的结构-性能关系洞察。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。