衍生碳的共价有机骨架尺寸工程的新方法

共价有机框架 (COF) 是一类特殊材料，由通过强化学键连接在一起的互连有机结构单元组成。COF具有均匀分布的原子和丰富的内部空间，可以作为开发功能性碳基材料的起点。

当它们受到高温时，COF 会失去二维 (2D) 平面形状并变成三维 (3D) 结构。为了获得具有大孔隙率、高电导率和丰富的掺杂杂原子边缘位点的二氧化碳还原(CO 2 RR)催化剂，COF衍生碳的结构控制至关重要，但仍处于探索阶段。

中国科学院上海高等研究院曾高峰研究员、许庆研究员课题组与上海交通大学何跃教授合作，采用模板合成策略，开发了COF衍生的COF衍生材料。不同维度的碳催化CO 2 RR。该研究发表在SusMat上。

研究人员通过模板热解方法合成了 1D 到 3D COF 衍生的碳。对于一维碳，一层 COF 沉积在作为模板的碳纳米管 (CNT) 上，而对于 2D 碳，COF 沉积在石墨烯 (Gr) 上。

研究人员还直接碳化 COF 前体以制造 3D 碳。实验中使用的COF前驱体是TP-BPY-COF，它是采用溶剂热方法由特定化学品合成的。

EXAFS光谱表明，所得的COF衍生的碳材料含有大量的氮(N)位点，它们充当催化中心，特别是以CoN 5的形式。在测试的各种催化剂中，一维COF基催化剂由于其对CO 2的强亲和力、更多的缺陷位点和优异的电子传导性而表现出优异的性能。与 2D 和 3D 催化剂相比，这些品质导致了更高的 CO 2 RR 活性和对所需产物 (CO) 的选择性。

这项研究的结果不仅展示了调整COF衍生碳的结构以提高其作为CO 2还原反应催化剂的有效性的重要性，而且为开发高效的COF基催化剂提供了新的视角。通过使用COF衍生的碳材料作为CO 2电还原催化剂，CO 2可以潜在地转化为有价值的化合物甚至可再生燃料。