【JACS】中南林/湖南农大团队：硫属原子精准调控：多维能带工程COF新策略

本工作针对半导体能带同步调控的长期瓶颈，以共价有机框架（COFs）为平台，通过精准调控硫（S）、氧（O）二元链接体的配比，实现了带隙、电离势、功函数、费米能级等多维电子结构的同步可控调制。研究背景在于传统改性手段仅能单独调控某一能带参数，且易引入结构无序。研究目的是建立硫属杂原子—晶格应变—缺陷能级与能带结构的关联规律。结论表明，团队成功构筑了二维和一维等网状COFs体系，揭示了“硫属杂原子电负性—晶格应变—本征缺陷”三重协同调控机制，其中晶格压缩应变仅二维框架有效。最优S/O配比（约1:1）的二维COFs在可见光催化5-羟甲基糠醛（HMF）氧化反应中，实现了97%的转化率和91%的呋喃二甲酸（FDCA）收率，并阐明了供体-受体电荷通道与能级协同催化机理。该工作为设计高性能光功能多孔材料提供了新思路。