分子结构对共价有机骨架性质和光催化性能的影响研究

作者：郝泽坤; 李征; 杨秋生; 胡乐; 冯少凡; 李静^*

来源：河北工业大学学报, 2022, 51(02): 31-39.

DOI：10.14081/j.cnki.hgdxb.2022.02.004

• 共价有机骨架
• 光催化
• 水处理
• 甲基橙

共价有机骨架（COFs）由轻质有机元素通过共价键连接而成，是一类晶体多孔材料，它们的性能可以通过改变单体分子的构型来获得。为了建立分子构型和性能之间的关系，本文利用相同醛基和不同胺基，合成了3种结构相似的COFs (COFAB、COFAC、COFAD)，通过X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）、N2吸-脱附实验等表征手段确认了材料的结构和形貌；并通过后续的可见光催化降解甲基橙实验对比得出了最优的光催化剂，最后借助紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、光电流、电化学阻抗（EIS）和自由基捕捉实验对光催化降解过程进行了分析。结果表明单体分子微小的改变会对材料的性质和光催化性能产生较大影响，COFAB结构中的三嗪环和高共轭体系加速了载流子的分离和传输，因此表现出了最高的光催化效率。同时，分子结构中醇-酮异构体的转化增加了材料在光催化条件下的稳定性，多次循环使用后仍然能保持较高的降解效率。本文研究结果为今后合成更多兼具稳定性和光催化性的COFs提供了参考。

• 单位
  河北工业大学; 中国市政工程华北设计研究总院