共价有机骨架（COFs）具有可调节的结构和多孔性，已成为二氧化碳（CO₂）还原反应（CO₂RR）的潜在电催化剂。除了调节孔径外，在COFs中引入富电子的构建基团也有利于催化过程。例如，富电子共轭结构的卟啉可以通过共轭连接将电子转移到催化单元上，很容易形成更大的共轭体系，这使得它在电催化和光催化领域得到了广泛应用。

近日，武汉大学彭天右教授，Renjie Li以2,3,9,10,16,17,23,24-octacarboxyphthalocyanineCo(II)（CoTAPc）的tetraanhydrides为节点，通过亚胺化反应与5,15-di(4-aminophenyl)-10,20-diphenylporphyrin（DAPOR）和5,15,10,20-tetrayl(4-aminophenyl)-porphyrin（TAPor）偶联，合成了具有不同孔径和共轭程度的新型偶联的1:2(CoPc-2H₂Por)和1:1(CoPc-H₂Por) COFs，其中CoPc单元是催化活性中心。

文章要点

1）研究人员系统地研究了两种含CoPc的COF的电催化CO₂RR性能，结果表明，它们的催化活性优于CoPc单体，这归因于这两种COF分散的活性中心和富电子环境。

2）研究发现，CoPc-2H₂Por的电流密度和过电位都优于CoPc-H₂Por，这是由于CoPc-2H₂Por具有更好的传质能力、更快的电子传递速度和更大的孔径和共轭程度而导致的反应动力学。此外，理论计算结果也揭示了两种COF对CO₂的吸附能力的差异。

本工作为COF基电催化剂的结构设计提供了新的思路，揭示了电催化剂结构在CO₂还原反应中的重要作用。

参考文献

Junjie Yuan, et al, Structural Regulation of Coupled Phthalocyanine-Porphyrin Covalent Organic Frameworks to Highly Active and Selective Electrocatalytic CO₂ Reduction, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202203153

https://doi.org/10.1002/adma.202203153