华东理工大学张金龙、王灵芝/盐城工学院董鹏玉ACS Catalysis: COFs结构调控促进光催化析氢性能。

背景：随着化石能源枯竭和环境污染问题日益严峻，开发清洁可再生能源成为全球共识，其中太阳能驱动光催化产氢是实现绿色氢能供给的重要途径。β-酮烯胺连接的共价有机框架（COFs）因其有序晶态结构、高比表面积和优异光电特性成为理想光催化材料。研究目的：本研究旨在揭示质子化处理对β-酮烯胺COF（TpPa-1）微观结构、电荷转移动力学和光催化析氢性能的影响机制，特别关注醋酸质子化形成的酸-碱加合物作用。结论：醋酸质子化处理的TpPa-1-HOAc在无助催化剂条件下产氢速率达原始样品的40倍，这归因于三个协同效应：质子化增强材料亲水性、酸-碱加合物促进电荷分离与传输、以及优化的氢吸附自由能。通过多种表征手段和DFT计算证实，质子化不仅形成-NH···H+基团，更创造电子分离活性区域，延长光生电子寿命至1695 ps，实现高效光催化析氢。