新型共价有机框架催化光解水反应

据https://fuelcellsworks.com/网站报道：人类对能源的需求持续上升，但传统能源毕竟是有限的，相比之下，水与太阳能来源广泛，光解水制氢可能成为解决能源危机的重要途径。科学家发现一种化学稳定性强的聚合物光催化剂，它不仅仅可以利用光能分解水制氢，还可以通过微小的结构调整，控制产氢速率。

寻找光催化剂并不是一件容易的事情，在实验室条件下的确有一些材料可以利用太阳光的能量打开氢与氧的化学键，从而产生氢气，但是使用这些材料的氢气产量都很低，离工业化应用差距甚远。

研究人员开发出一种共价有机框架，简称COFs。COFs是一种高结晶度的对空聚合物结构，在二维与三维结构上其分子排列高度统一。该材料具有优良的电学性能并且具有很高的比表面积，适合用于催化光解水反应。更重要地是，COFs的排列结构可以被精确地设计与优化，使其具有不同的材料属性，可合理地控制光催化的过程。在光催化剂中，包含着电子载体，载体上的电子收到可见光激发后，可以相对容易地运动与转移，这些电子最终会转移到水分子上，与氢离子结合，生产氢气。COFs虽然具有多项优良属性，但还需要添加铂纳米颗粒作为电子转移的微电极以及添加额外的电子供体用于消除COFs的残余正电荷。

在今后的研究中，研究人员希望进一步了解光催化机理，以优化各组分直接的相互作用，。虽然这些材料获得了早期的成功，但是离长时间稳定产氢仍有一定距离。然而，研究人员相信终有一天，人类可以使用光与水，便捷地产生氢气。