在溫和的合成條件下，實(shí)現(xiàn)共價(jià)有機(jī)骨架的簡(jiǎn)便制備以及后處理，這對(duì)于其在催化和能量存儲(chǔ)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用是非常有必要的。這里，通過(guò)液相法合成了化學(xué)穩(wěn)定的BPT-COF和新型PT-COF材料。該過(guò)程是通過(guò)鄰二胺和鄰二酮之間的自發(fā)縮聚實(shí)現(xiàn)的，并且是在非常低的單體濃度下由COF疇的近平衡生長(zhǎng)所驅(qū)動(dòng)。該方法可以原位組裝COFs和COF-GO雜化材料，并通過(guò)真空過(guò)濾在任意襯底上形成均勻的導(dǎo)電膜。當(dāng)用作電催化劑時(shí)，所制備的膜表現(xiàn)出快速的析氫反應(yīng)（HER），顯示出低的過(guò)電位(10 mA cm-2電流密度時(shí)，過(guò)電位是45 mV)，和較小的塔菲爾斜率(53 mv dec–1)，這使得該催化劑是活性最高的無(wú)金屬催化劑。這項(xiàng)研究結(jié)果為制備多功能應(yīng)用的高π共軛COFs材料開(kāi)辟了一條新的途徑。
Figure 1. 溶劑熱法或液相合成法構(gòu)建COFs的示意圖。在稀液相合成策略中，先形成有序成核點(diǎn)，然后在開(kāi)放體系中生長(zhǎng)成COF晶體。
Figure 2.（a）不同樣品的紅外光譜。（b）固態(tài)
13C核磁共振波譜。(c)BPT-COF的實(shí)驗(yàn)(紅色)和模擬(黑色)的PXRD圖。(d)BPT-COF的HRTEM圖，比例尺20 nm。(e)圖(d)中選區(qū)的放大視圖，比例尺5 nm。(f)、(g)和(h)呈現(xiàn)了PT-COF樣品的表征數(shù)據(jù)。
Figure 3．(a)BPT-COF-GO電極的制造示意圖。(2) BPT-COF-GO薄膜的SEM圖像，比例尺100 μm。(c)EDS元素分布。(d)SEM圖像,比例尺100 μm。(e)不同樣品的PXRD圖比較。
Figure 4．（a）不同樣品在0.5 M H2SO4中的LSV曲線。(b)電流密度為10mA·cm-2時(shí)的過(guò)電位比較。（c）Tafel曲線。（d）BPT-COF-rGO薄膜的EIS圖，插圖顯示了對(duì)應(yīng)的等效電路圖。（e）2000圈CV循環(huán)前后的LSV曲線比較。（d）比較了BPT-COF-rGO和先前報(bào)道的材料的HER活性。
該研究工作由中科院化學(xué)所北京分子科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Yunqi Liu和Jianyi Chen課題組于2021年發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition期刊上。原文：Near-Equilibrium Growth of Chemically Stable Covalent Organic Frameworks-Graphene Oxide Hybrid Materials for the Hydrogen Evolution Reaction。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
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