來源：【中國科學院】

共價有機框架（Covalent Organic Frameworks，COFs）是一類新型的晶态多孔有機聚合物，在諸多領域均展現出良好的應用前景。近年來，光催化已成為COFs的重要應用領域，COFs在光催化有機反應、污染物降解、水分解制氫及CO2還原等領域得到較多關注。作為COFs的關鍵組成部分，連接單元對COFs性能調控至關重要。近期，一類化學穩定且高度共轭的烯烴連接COFs成為研究焦點，并在光電領域中展現出應用潛力。其中，亞乙烯基（-CH=CH-）和丙烯腈[-CH=C(CN)-]是兩類主要的烯烴連接鍵。普遍認為，拉電子氰基取代基會削弱COFs烯烴連接的化學穩定性和π電子離域使其光催化性能受限，但兩種連接的化學結構與COFs性能之間的構效關系尚不明确。

中國科學院生态環境研究中心環境化學與生态毒理學國家重點實驗室蔡亞岐研究組通過巧妙的單體和反應設計合成了具有相同三苯基三嗪結構單元的亞胺連接TTI-COF、亞乙烯基連接TTV-COF和丙烯腈連接TTAN-COF，并對這三種連接單元與性能之間的構效關系展開研究。

性能研究表明，具有強拉電子氰基取代基的丙烯腈連接TTAN-COF在各方面均表現出優異性能。丙烯腈連接TTAN-COF兼具良好的化學穩定性和光穩定性，相較之下，TTI-COF的化學穩定性與TTV-COF的光穩定性較弱。TTAN-COF具有更強的光緻發光效應、光電響應與光生載流子傳導效率。TTAN-COF的固态熒光量子産率（PLQY）達35.37%，未引入熒光發色團即達到已報道COFs中PLQY的最高水準。在光催化析氫反應（HER）和苯硼酸氧化羟基化反應中，TTAN-COF均在三種COFs中呈現突出的光催化性能與良好的催化性能持久性。負載3 wt% Pt助催化劑的TTAN-COF在抗壞血酸作犧牲劑時實現了11.94 mmol g-1 h-1的HER效率，達到COFs光催化劑中的較高水平。

該研究表明丙烯腈連接對于COFs的光緻發光性能和光催化活性均有顯著的提升作用，打破了較弱共轭的丙烯腈連接不利于COFs光電性能這一認知誤區。研究預計，在此基礎上，開展進一步功能化單體設計與氰基取代基的衍生有望發展高性能COFs熒光材料及光催化劑。

近日，相關研究成果發表在ACS Catalysis上。研究工作得到國家自然科學基金和國家重點研發計劃的支持。

論文鍊接

亞胺連接TTI-COF、亞乙烯基連接TTV-COF和丙烯腈連接TTAN-COF的合成示意圖及TTAN-COF的性能特點

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