【COF铂配合物光催化】：铂(II)配合物掺杂的共价有机框架的光催化应用

首页 > 行业动态 > 【COF铂配合物光催化】：铂(II)配合物掺杂的共价有机框架的光催化应用

摘要:
University of Padua 的Paolo Costa等报道的本篇文章（ChemCatChem 2024, e202301732）中提到铂(II)基分子催化剂因其一贯较高的活性水平而成为氢进化反应(HER)的原型系统。因此，将它们整合入异质体系中为开发具有最佳原子经济性的催化材料提供了理想平台。在本研究中，通过合理的分子设计，我们合成了一种新型二维光活性共价有机框架(COF)，其孔壁内含有一种基于喹啉的α-二亚胺配体，作为锚定铂(II)分子催化剂的配位位点。通过X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FT-IR)、漫反射光谱(DR)的详细结构分析，结合密度泛函理论(DFT)计算，明确确认了通过α-二亚胺配体的配位位点进行了铂(II)的络合。金属化的铂(II) COF展示了光催化活性，并且氢气进化率达到了1300 μmol g^-1 h^-1。然而，催化后样品中铂纳米颗粒的出现以及在氯离子存在下光催化活性的降低，表明嵌入COF骨架的铂(II)可能不是主要催化位点。

研究背景:
1. 行业中的问题：氢气作为一种环保的能源载体，特别是通过水裂解技术得到时，其高能量密度可以在没有温室气体排放的情况下高效利用。然而，目前大规模的氢生产主要依赖石化燃料这样的初级能源。
2. 其他学者的解决方案：为满足生态友好的氢气生产系统的需求，已有多种光催化系统的开发，包括均质系统、基于半导体和掺杂金属的异质系统等。
3. 本文作者的创新思路：本文作者选择铂(II)分子催化剂作为氢演化反应的研究对象，并通过分子设计，将其整合入具有精确可控结构的金属-有机框架(MOF)，提高了与均质体系相比的稳定性。

实验部分:
1. 合成了基于α-二亚胺配体的共价有机框架(COF-TFPT-Qui)，并将铂(II)分子催化剂锚定于其中。
2. 使用X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(FT-IR)对COF进行了结构分析，以证实了铂(II)的锚定。
3. 通过密度泛函理论(DFT)计算来进一步支持实验数据，并理解铂(II)在COF中的配位情况。
4. 在可见光照射下，Pt(II)@COF-TFPT-Qui显示出光催化氢演化活性，氢演化率达到1300 ± 200 μmol g^-1 h^-1。

分析测试:
1. 使用XPS和FT-IR分析证实了铂(II)与α-二亚胺配体的配位。
2. DFT计算帮助解释实验数据，确认了铂(II)的锚定。
3. 检测到部分光解成铂(0)纳米颗粒，表明可能存在其他催化位点。

总结:
本文通过合成一个新型二维共价有机框架，展示了铂(II)催化剂在氢气进化反应中的应用潜力。尽管该系统在光催化性能方面取得了显著突破，但在长时间光照下铂(II)催化剂的稳定性仍有待提高。

展望:
1. 未来工作可进一步探索提高铂(II)催化剂的光稳定性，以及在氢气进化中的效率。
2. 需要对铂(II)在COF中的确切催化位点进行更深入的研究。
3. 可以考虑将铂(II)催化剂与其他光催化材料结合，以进一步提高系统的总体性能。

Photogeneration of Hydrogen: Insights from a Pt(II)-Complex Incorporated into a Covalent Organic Framework
文章作者：Thomas Gobbato, Marina Sicignano, Biagio Di Vizio, Federico De Biasi, Daniele Rosa-Gastaldo, Alessandro Bonetto, Paolo Costa
DOI：10.1002/cctc.202301732
文章链接：https://doi.org/10.1002/cctc.202301732

本文为科研用户原创分享上传用于学术宣传交流，具体内容请查阅上述论文，如有错误、侵权请联系修改、删除。未经允许第三方不得复制转载。