受叶片启发,发一篇Nature Synthesis!

纳米人 2026-05-29 11:19
文章摘要
背景: 光催化技术利用太阳能转化清洁燃料,但传统有机聚合物存在低孔隙率和结构控制不足等缺陷。自然界叶片的分级结构(茎和叶肉组织)为高效光催化剂设计提供了灵感。共价有机框架(COF)因其可调节结构和多孔性成为理想候选,但单一COF难以实现天然叶片的多功能集成。研究目的: 本研究旨在开发一种一锅法合成策略,从相同二元单体出发,同时构建一维和三维COF,形成仿生叶片的分级异质结构(1D@3DCOF-2)。通过引入内建电场增强电荷分离,并将亲水性1DCOF(茎)与多孔3DCOF(叶肉)协同集成,以提升光催化析氢性能。结论: 1D@3DCOF-2形成了均匀的S型异质结,在可见光下实现45.7 mmol g⁻¹ h⁻¹的析氢速率,是单一3DCOF(31.1 mmol g⁻¹ h⁻¹)的1.5倍,且远高于几乎无活性的1DCOF。在海水中速率提升至50.8 mmol g⁻¹ h⁻¹,低催化剂用量(0.2 mg)下达337.8 mmol g⁻¹ h⁻¹。机制研究表明,链状1DCOF协同锚定铂助催化剂,而多孔3DCOF促进质量传输和空穴消耗,协同增强光催化效率。
受叶片启发,发一篇Nature Synthesis!
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