姜建壮教授团队在酞菁基共价有机框架材料领域取得进展

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作为新型分子基框架材料，虽然历经近二十年的探索，共价有机框架材料依然处于成长阶段，因此一直广受关注。近日化学与生物工程学院功能分子与晶态材料科学与应用北京市重点实验室姜建壮教授团队在酞菁基共价有机框架材料的设计合成和可见光催化制备H2O2性能研究方面取得进展，并在J. Am. Chem. Soc.上发表研究论文“Piperazine-Linked Metalphthalocyanine Frameworks for Highly Efficient Visible-Light-Driven H2O2 Photosynthesis”。
         过氧化氢（H2O2）是一种环境友好的无机氧化剂，广泛应用于污水处理、织物漂白、杀菌消毒以及有机合成中。目前90%以上的H2O2是通过蒽醌法生产，该生产方法能耗高且需要使用大量有机原料并排放有机污染物。光催化O2还原至H2O2（O2 + 2e- + 2H+ → H2O2）是一种绿色、安全、低能耗的H2O2制备方法，近年来受到了越来越多的关注。然而这种2e-氧还原过程面临着来自4e-氧还原反应（O2 + 4e- + 4H+ → 2H2O）的竞争，因此发展高效的光催化剂来实现快速、高选择性的O2至H2O2的转化成为业界的迫切需要。
         针对以上挑战，该研究团队开发了哌嗪链接的钴酞菁（CoPc）基共价有机框架（COFs）材料CoPc-BTM-COF和CoPc-DAB-COF，它们具有晶态、共轭的多孔结构，在400-1000 nm的波长范围具有强烈的吸收，这些特点使得它们展现出优异的光催化O2还原至H2O2的活性，特别是在CoPc-BTM-COF的催化作用下，光合成H2O2速率达到2096 μmol h-1 g-1，波长630 nm光照下的量子产率达到7.2%，均高于目前报道的所有同类材料的性能。

         近年来该团队一直围绕卟啉酞菁以及相关分子基框架材料尤其是共价有机框架材料开展研究，在相关杂志上发表系列研究论文。参见2022年论文：J. Am. Chem. Soc. 2022, DOI: 10.1021/jacs.2c09482; J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 17209; J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 12390; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202114244; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202207043; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202205585; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202211482；Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202115205; Adv. Mater. 2022, 2207245; Adv. Mater. 2022, 2203605。
          论文链接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.2c09482
          文章来源：北京科技大学
          姜建壮，男，出生于1963年，现任教授（博导）。主要从事于无机化学方面的研究，现在无机化学研究所工作。他于2003年获得国家教育部跨世纪人才称号，2004年被评为国家自然科学基金委杰出青年，2005年获得长江学者称号。