Forscher unter der Leitung von Prof. Zahng Tao vom Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben zwei neuartige Vinylen-verknüpfte zweidimensionale kovalente organische Gerüste (v-2D-COFs) mit isomeren Strukturen über Benzobisoxazol synthetisiert -vermittelte Aldolpolykondensation mit ausgeprägten photokatalytischen Eigenschaften. Die Studie wurde veröffentlicht in Zeitschrift der American Chemical Society.
Dank ihrer ausgezeichneten Konjugation in der Ebene und ihrer hohen chemischen Stabilität haben v-2D-COFs zunehmendes Interesse auf sich gezogen und sich so zu fortschrittlichen Halbleitermaterialien entwickelt. Die Erforschung neuer Syntheseansätze und die Untersuchung der physikalischen und chemischen Eigenschaften von v-2D-COFs bleiben jedoch aufgrund der begrenzten chemischen Reaktionen und Monomere, die in v-2D-COFs angewendet werden, eine Herausforderung.
Um dieses Problem anzugehen, schlugen die Forscher eine Festkörper-Benzobisoxazol-vermittelte Aldol-Polykondensationsreaktion vor. Basierend auf dieser innovativen Reaktion wurden zwei neue isomere Benzobisoxazol-verbrückte v-2D-COFs (v-2D-COF-NO1 und v-2D-COF-NO2) mit trans/cis-Konfigurationen für Benzobisoxazol-Verknüpfungen konstruiert.
Die beiden synthetisierten isomeren v-2D-COFs zeigten ähnliche kristalline Strukturen in Bezug auf Summenformeln, Elementarzellen und Porengrößen. Nichtsdestotrotz zeigen sie offensichtliche Unterschiede in optoelektronischen und elektrochemischen Eigenschaften, wie Lichtabsorption und -emission und Ladungsübertragungseigenschaften, gemäß den Ergebnissen der Ultraviolett-Vis-Absorptionsspektren (UV-Vis) und Ultraviolett-Photoelektronen-Spektroskopie.
Insbesondere zeigte v-2D-COF-NO1 mit trans-Benzobisoxazol unter AM 1,5G (Sonneneinstrahlungs-Standardspektrum) Bestrahlung bei -0,3 V vs. reversibler Wasserstoffelektrode eine bessere photoelektrochemische Leistung als v-2D-COF-NO2.
Unter Verwendung von Pt als Cokatalysator zeigte v-2D-COF-NO1 eine hervorragende photokatalytische Wasserstoffentwicklungsrate, die doppelt so hoch war wie die von v-2D-COF-NO2.
Diese Studie bietet einen neuartigen Ansatz der Benzobisoxazol-vermittelten Aldolpolykondensation zur Bereicherung der Familie der v-2D-COFs und beleuchtet die isomerisierungsvermittelten photokatalytischen Eigenschaften von v-2D-COFs.
Shengxu Li et al, Direkter Aufbau isomerer Benzobisoxazol-Vinylen-verknüpfter kovalenter organischer Gerüste mit unterschiedlichen photokatalytischen Eigenschaften, Zeitschrift der American Chemical Society (2022). DOI: 10.1021/jacs.2c06042