为什么近期COFs材料顶刊不断？

过氧化氢(H₂O₂)是一种重要的无机化工产品，广泛应用于纺织、制药、造纸、化工、环保等行业。利用光催化剂和太阳能，在温和的温度和压力下，通过光催化生产H₂O₂被认为是一种很有前途的可持续方法。开发具有连续电子提取和快速质子转移的光催化剂可以在动力学上加速人工光合合成。

2024年2月24日，Angewandte报道了研究人员关于COFs光催化生产H₂O₂的工作。在拓扑结构引导下，研究人员合成了由均匀分布的极性氧官能团(磺酸基或羧基)修饰的高结晶三嗪共价有机骨架（COF），其可作为高效光催化生产H₂O₂的强电子/质子“提取器”。

结果表明，COFs的极性质子转移和电子富集对提高H₂O₂光合作用效率起着至关重要的作用，其活性顺序为磺酸-(SO₃H-COF) >羧基-(COOH-COF) >氢-(H-COF)功能化COFs。

高结晶SO₃H-COF中的强极性磺酸(-SO₃H)基团更强的极性赋予了COFs更有效的电荷分离和质子转移，从而显著加速了O₂选择性光还原过程中的PCET过程，最终导致可见光照射下H₂O₂最高的产率为4971μmol g^-1h^-1。同时，在400nm处获得了15%的量子产率，优于大多数报道的COF基光催化剂。

文章题目：Custom-Design of Strong Electron/Proton Extractor on COFs for Efficient Photocatalytic H₂O₂Production

DOI:10.1002/anie.202320218

自充电电力系统可以将太阳能、热能、机械能或化学能转换为电能并同时存储。其中，化学自充电系统由于对环境的依赖性低，而备受关注。空气自充电水系锌电池得到了显著发展。然而，由于缺乏合理的材料设计，导致自充电性能不理想。

2024年2月21日，Advanced Materials报道了一种含有芘-4，5，9，10-四酮基的共价有机骨架（COF-PTO）作为水系自充电锌电池的阴极材料，实现了自充电性能。

COF-PTO的有序通道结构提供了优异的容量保持性能和超快的离子转移，在10ag⁻¹下18000次循环后，Zn//COF-PTO电池的容量衰减仅为2.0%。有趣的是，由于在COF-PTO和Zn离子之间形成金属杂环配合物，COF-PTO电极表现出优异的自充电性能。锌-金属杂环配合物有效地增强了自充电反应，自充电效率η值可达96.9%。通过进行100次自充电循环，获得了每小时30mAh g^-1的平均自充电率ν，超过了之前的报道。

机理研究表明，COF-PTO含有丰富的C=O官能团，使Zn²⁺和H⁺双离子能够在水系锌离子电池中共插入，从而实现自充电性能。这项工作拓宽了COF材料在水系锌电池中的应用范围，为设计高效自充电电池铺平了道路。

文献名称：Self-Charging Aqueous Zn//COF Battery with Ultra-high Self-Charging Efficiency and Rate

DOI: 10.1002/adma.202314050

共价有机框架（COFs）以其结构调控灵活、易于引入官能团的特点，在光催化领域引起了广泛的兴趣。然而，由于光吸收强度低、光电子转换效率低以及缺乏合适的活性位点，实现高效的光催化有氧氧化反应仍然是一个巨大的挑战。

2024年1月24日，Journal of the American Chemical Society报道了研究人员基于网状化学，设计了一系列三基序分子结型COFs，形成了含有多功能COFs光催化剂的双光敏剂偶联氧化还原分子结。在这些COFs中，芘和三苯胺单元被认为是有效的光敏剂和光氧化位点，噻二唑基团被用作还原位点。

由于双光敏剂单元的强光吸附能力和综合的氧化还原特性，PY-BT COF表现出最高的光催化有氧氧化活性，在2.5小时内实现了99.9%的光催化苄胺转化效率，远高于仅用一种光敏剂或氧化还原单元涂覆COFs的两个基序分子结。合实验和密度泛函理论计算结果表明，光诱导的电子转移从PY开始，然后通过三苯胺转移到BT。

此外，苄胺在PY-BT COF上氧化的热力学能远低于其他方法，这证实了双光敏剂偶联氧化还原分子结COF的协同效应。该工作为设计具有三基序分子连接的功能性COFs提供了一种新的策略，也代表了对用于有机催化反应的多功能COFs的新见解。

文章名称：Three-Motif Molecular Junction Type Covalent Organic Frameworks for Efficient Photocatalytic Aerobic Oxidation

DOI: 10.1021/jacs.3c12724