共價(jià)有機(jī)骨架(COFs)是一類新興的有機(jī)光催化劑,在可見光催化水制氫方面具有巨大潛力。然而,由于反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢,COFs通常與貴金屬共催化劑協(xié)同使用,獲得必要的質(zhì)子還原能力?;诖?,復(fù)旦大學(xué)郭佳教授(通訊作者)等人報(bào)道了一種手性β-酮胺連接的COF,用于探索在可見光下苯丙氨酸的對(duì)映體體系。
作者利用L-/d-半胱氨酸作為犧牲電子的供體(sacrificial electron donors, SEDs),Cu離子作為電子轉(zhuǎn)移介質(zhì),手性2D COF在可見光(>420 nm)照射下可以直接產(chǎn)生顯著的H2氣體量。簡單而言,Cu(II)離子被n-水楊基苯胺亞基固定在手性中心,從而在COF骨架上提供原子分散的位點(diǎn)。由于L-/d-半胱氨酸選擇性地與手性COF結(jié)合,通過循環(huán)反應(yīng),半胱氨酸將配位Cu(II)還原為Cu(I),隨后光誘導(dǎo)空穴將Cu(I)氧化為Cu(II),SED氧化顯著增強(qiáng)。在析氫過程中,手性晶體骨架表現(xiàn)出比非手性類似物更小的過電位,意味著其能量勢壘降低,催化活性增強(qiáng)。因此,由于SED氧化和質(zhì)子還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的增強(qiáng),COF和半胱氨酸的對(duì)映選擇性組合表現(xiàn)出創(chuàng)紀(jì)錄的H2析出速率(HER)為14.72 mmol h-1 g-1,犧牲氧化轉(zhuǎn)化頻率(TOFox)為9.0 h-1,可與許多使用Pt作為助催化劑的非手性COFs相媲美。該研究為利用手性有機(jī)材料進(jìn)行太陽對(duì)氫光催化開辟了新的途徑。The effect of enantioselective chiral covalent organic frameworks and cysteine sacrificial donors on photocatalytic hydrogen evolution. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-33501-8.https://doi.org/10.1038/s41467-022-33501-8.