基于准五重对称核心构建纱丽拓扑共价有机框架以增强电催化氧还原反应性能

本研究针对二维共价有机框架(2D COFs)拓扑结构单一的问题，由科研团队成功利用准五重对称构筑单元首次开发出新型纱丽(sari)拓扑COFs材料。该材料展现高结晶度、大比表面积及优异氧还原反应(ORR)催化活性，其中TTCD–DA–COF的起始电位(EO)达0.85 V，半波电位(E1/2)为0.78 V，为金属-free电催化剂设计提供了新策略。

　　

通过突破性构建策略，研究人员基于准五重对称(pseudo-fivefold symmetric)构筑单元成功制备出两种新型纱丽(sari)拓扑共价有机框架(COFs)材料。这些命名为TTCD–DA–COF和TTCD–BA–COF的材料展现出卓越的结晶度、可观的比表面积以及独特的梯形孔道结构。最引人注目的是，在无需额外杂原子掺杂或金属修饰的情况下，仅凭其固有的亚胺氮(imine nitrogen)位点就表现出优异的电催化氧还原反应(ORR)活性。

其中采用较短连接单元的TTCD–DA–COF展现出更优异的ORR性能，其起始电位(E_O)达到0.85 V，半波电位(E_1/2)为0.78 V，在0.75 V电位下的转换频率(TOF)值为0.013 s^?1。理论计算揭示这种增强的催化活性源于TTCD–DA–COF亚胺连接位点特定碳原子更容易形成OOH*中间体。这项研究不仅拓展了COFs的拓扑结构数据库，更为通过连接单元调控电子结构来设计高效金属-free(metal-free)电催化剂提供了创新性方法论。