Verbesserter Stofftransport und Ladungstransfer in COF‐basierten Photokatalysatoren mit dreidimensional geordneten Makroporen für die Benzylaminoxidation und Wasserstoffentwicklung

Le résumé fourni par la source

Kurzzusammenfassung Covalent Organic Frameworks (COFs) haben sich als vielversprechende Photokatalysatoren für chemische Umwandlungen erwiesen. Ihre dichten Mikroporen und die geringe Porenvernetzung behindern jedoch den Stofftransport sowie die Ladungstrennung und ‐übertragung, wodurch ihre Effizienz begrenzt wird. In dieser Arbeit entwickeln wir eine einstufige, selbstopfernde Templatstrategie zur Synthese dreidimensional geordneter, makroporöser COFs (3DOM‐COFs). Dieser Ansatz integriert die in‐situ‐Kristallisation von Tp‐Tta‐COFs auf einzigartige Weise mit dem synchronisierten Abbau von Polystyrol‐Formkörper unter solvothermischen Bedingungen. Die Methode ermöglicht eine kinetisch abgestimmte Kopplung von Templatzersetzung und Gerüstwachstum. Dieser eingeschränkte Wachstumsmechanismus führt zu strukturell stabilen und hochgeordneten Makroporen, die keiner Nachbearbeitung bedürfen. Die 3DOM‐Architektur ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung feiner ZnCdS‐Nanopartikel zur Bildung einer 3DOM‐COF‐basierten S‐Schema‐Heterostruktur. Diese zeigt eine herausragende Leistung bei der Oxidation von Benzylamin (BA)‐mit gleichzeitiger Bildung von N‐Benzylbenzaldimin (99 % Selektivität, 15,1 mmol g⁻¹ h⁻¹) und Wasserstoffentwicklung (17,8 mmol g⁻¹ h⁻¹). Die 3DOM‐Struktur ermöglicht einen 50‐fach schnelleren Stofftransport als bei konventionellen COFs. Gleichzeitig erleichtert die Heterostruktur die gerichtete Ladungstrennung und den Ladungstransfer an der Grenzfläche. Berechnung mittels Dichtefunktionaltheorie bestätigen, dass die Heterostruktur die Reaktionsthermodynamik durch Absenkung der Energiebarrieren bei der BA‐Aktivierung optimiert. Die Arbeit führt ein neuartiges Syntheseparadigma mit gleichzeitigem Templateeinsatz ein, das zentrale Herausforderungen im Porendesign von COFs löst.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.