近期，化學與材料科學學院在COF光催化CO₂轉化領域取得重要進展，相關工作“Covalent Organic Framework with Donor¹-Acceptor-Donor²Motifs Regulating Local Charge of Intercalated Single Cobalt Sites for Photocatalytic CO₂Reduction to Syngas”以河北大學為第一單位發表在化學領域國際頂級期刊《Angewandte Chemie-International Edition》（2024，e202407092, IF=16.6）。蘭興旺副教授為論文第一作者兼通訊作者，中國科學院理化技術研究所陳勇研究員為共同通訊作者。

共價有機骨架（COFs）在光催化CO₂還原中受到越來越多的關注，但由于活性位點不足和電荷分離過程不理想等問題，其轉化效率仍然較低。D-A型COFs可以顯著改善電子離域，促進分子內電荷轉移，但D-A體系仍易發生快速的逆向電荷轉移，嚴重影響了自由載流子的產生。因此，急需發展新的策略抑制逆向電荷轉移，調控活性位點局域電荷，從而提高COFs光催化CO₂的還原活性和選擇性。本工作設計并合成了具有D¹-A-D²結構的亞胺COFs，通過引入層間亞胺氮原子配位的Co位點，促進激發態電子轉移過程中電荷分離態的形成，有效誘導電子從雙電子給體向層間Co位點的定向遷移，實現電荷傳遞調控活性位局域電荷分布以提升催化中心對CO₂活化及還原的催化效率。光催化活性結果表明，具有D¹-A-D²結構的Co/Cu₃-TPA-COF表現出優異的光催化CO₂還原制合成氣活性，顯著優于大多數已報道的COFs光催化劑；此外，通過引入含不同取代基的聯吡啶添加劑可進一步有效調控合成氣（CO/H₂）比例。本項研究工作不僅拓展了COFs催化劑在光催化CO₂轉化領域的應用，也為深入理解CO₂活性提升機制提供了新的視角。

近兩年，蘭興旺副教授等在COF光催化CO₂轉化研究領域已經取得了一系列重要成果，相關工作分別發表在國際權威學術期刊ACS Catalysis (2023, 13, 4316-4329.; 2023,13, 12142-12152, IF=12.9)、Applied Catalysis B: Environmental (2023, 325, 122393，IF=22.1)、Chemical Engineering Journal (2024, 151479, IF=15.1)、Small (2023, 19, 2300035, IF=13.3)。以上工作得到國家自然科學基金、河北省教育廳青年拔尖人才項目、河北大學多學科交叉基金等項目的大力支持。

文章鏈接：

[1]https://doi.org/10.1002/anie.202407092

[2]https://doi.org/10.1021/acscatal.3c00126

[3]https://doi.org/10.1021/acscatal.3c02950

[4]https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122393

[5]https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151479

[6]https://doi.org/10.1002/smll.202300035

(化學與材料科學學院、科學與技術創新研究院 供稿)