Une équipe de recherche a proposé une nouvelle stratégie synthétique de COF basée sur une nouvelle topologie qui sépare à distance les unités donneuses (D) et acceptrices (A) dans un réseau 3D pour produire les états photo-induits métastables attendus.
Les chercheurs ont synthétisé pour la première fois quatre COF 3D avec une topologie zyg en reliant des monomères hexagonaux inégaux avec un bloc de construction carré. Ce type de structure présente des pores en forme d’anneaux olympiques fusionnés, formant deux types de canaux hexagonaux d’un diamètre maximal de 3,5 nm, ce qui fournit une plate-forme géométrique pour stabiliser les états de séparation de charge dans le réseau 3D, ainsi qu’un espace pour un transport efficace des invités.
Par la suite, les chercheurs ont obtenu les états radicaux photochromiques photo-induits dans deux COF de type zyg contenant des fractions donneuses d’électrons photoactives (triphénylamine et phénothiazine). Les résultats catalytiques combinés aux calculs théoriques ont révélé que les états radicaux isolés de ces COF se comportaient mieux dans la photosynthèse de H2O2 en raison de l’amélioration des capacités de captage de la lumière et de transport des porteurs ainsi que de la réduction de l’énergie d’activation des intermédiaires.
Il est remarquable de constater que l’état radicalaire du COF à base de phénothiazine a montré un taux de synthèse de H2O2 de 3324 μmol g-1 h-1, soit une augmentation significative de l’activité photocatalytique de 400 % par rapport à l’état parent, ce qui en fait l’un des meilleurs catalyseurs pour la synthèse photocatalytique de H2O2.
Ces travaux serviront d’inspiration pour le développement de photocatalyseurs COF 3D hautement efficaces construits sur des blocs de construction organiques fonctionnels assemblés dans une structure topologique pouvant faciliter la séparation des charges induite par la lumière.
La recherche est publié dans le journal Revue nationale des sciencesL’équipe comprend le groupe de Ya-Qian Lan et Yong Yan de l’Université normale de Chine du Sud (SCNU), le premier auteur de l’article étant Mme Tian-Tian Ma, candidate au doctorat à la SCNU, et les auteurs correspondants étant les professeurs Ya-Qian Lan et Yong Yan de la SCNU.
Plus d’information:
Tian-Tian Ma et al, États radicaux photochromiques dans des structures organiques covalentes 3D avec topologie zyg pour une photocatalyse améliorée, Revue nationale des sciences (2024). DOI: 10.1093/nsr/nwae177