在CO₂转化研究中，各种晶态多孔材料，包括沸石、金属有机骨架(MOF)和共价有机骨架(COF)可以通过有机化学反应、加氢、光催化还原和电催化还原来转化CO₂分子。与非晶多孔材料相比，这些晶态多孔物种的结构清晰，有助于从原子和分子的角度将其结构与CO₂转化性能联系起来。氢键有机骨架（HOFs）作为另一类晶体多孔材料，由有机或金属-有机结构块通过氢键自组装而成，最近引起了越来越多的关注。

近日，北京科技大学姜建壮教授，美国得克萨斯大学圣安东尼奥分校陈邦林教授报道了一种生物HOF（HOF-25），该HOF-25由氢键相连的鸟嘌呤四链体（G-四链体）指导2,2’-联吡啶(bpy)衍生的构筑块（L）的自组装而成。

文章要点

1）氢键G-四链体及其层间π-π相互作用协同稳定了这种强健的高分子结构，显示出永久孔隙率，通过196 K 下，CO2吸附拟合得到其BET比表面积达到173 m² g^-1。此外，粉末X射线衍射（PXRD）分析表明，该HOF能耐受pH值为7.0~11.0的水溶液和普通有机溶剂的浸泡。扩展X射线吸收精细结构谱(EXAFS)和X射线衍射(PXRD)研究表明，用Re(CO)₅Cl对HOF-25进行后改性，可以得到具有Re(bpy)(CO)₃Cl单元共价修饰的氢键网状骨架的再功能化多孔HOF（HOF-25-Re）。

2）实验结果表明，通过在含有三异丙醇胺的CH₃CN中加入[Ru(bpy)₃]Cl₂·6H₂O光敏剂，稳定且可循环利用的HOF-25-Re非均相催化剂可促进可见光下的CO2光催化还原，CO产率高达1448 μmol g⁻¹ h⁻¹，CO选择性在3个循环内保持在93%以上。过量使用的HOF-25-Re的光催化性能可以通过晶化和后改性两步处理来恢复。有趣的是，在相同的光催化条件下，非均相HOF-25-Re（50）的转化率明显优于均相对照组Re(bpy)(CO)₃Cl（6）。

参考文献

Baoqiu Yu, et al, Robust Biological Hydrogen-Bonded Organic Framework with Post-Functionalized Rhenium(I) Sites for Efficient Heterogeneous Visible Light-Driven CO₂ Reduction, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202016710

https://doi.org/10.1002/anie.202016710