在无金属的二维共价有机框架中，通过光化学还原低浓度二氧化碳生成太阳能燃料

二维共价有机框架（COF）BDT-TTA通过太阳能驱动实现高效二氧化碳还原为燃料，其高比表面积（1886 m2/g）和周期性纳米通道促进CO?吸附与扩散，DFT和原位DRIFT光谱揭示了活性位点协同机制，在稀释CO?（5%）下36小时产CO达3.44 mmol/g，选择性超99%，为金属-free光催化系统突破。

　　

利用太阳能将稀薄的二氧化碳（CO?）转化为有价值的燃料是一种能效高的方法，有助于缓解全球变暖。共价有机框架（COFs）因其可预先设计的结构、多孔性和稳定性，在二氧化碳还原方面具有巨大的潜力。本研究合成并表征了一种二维的BDT-TTA COF，该材料由1,3,5-三(4-氨基苯基)三嗪（TTA）和苯并[1,2-b:4,5-b']-二噻吩-2,6-二羧醛（BDT）制成，具有较高的比表面积（1886平方米/克）和显著的二氧化碳吸附能力。这种COF具有适合可见光吸收的能带位置，能够将二氧化碳还原为一氧化碳（CO）。其周期性纳米通道上装饰有杂原子，这些杂原子影响了二氧化碳的结合和扩散过程，其吸附热为29千焦/摩尔。合成的COF在存在牺牲电子供体的情况下，能够以533微摩尔/克·小时的速率将二氧化碳光还原为一氧化碳，总产率为12.80毫摩尔/克，选择性约为99%。在稀薄的二氧化碳气氛中（5% CO?/95% Ar），该材料在36小时内产生了3.44毫摩尔的二氧化碳，这是迄今为止任何无金属光催化系统都无法实现的。研究还通过密度泛函理论（DFT）计算和原位DRIFT光谱提供了机制上的见解，揭示了二氧化碳与COF孔内催化活性位点之间的协同作用。这种无金属的COF系统在稀薄条件下实现了二氧化碳还原方面的突破。