您当前浏览器版本过低,为了不影响您的使用,建议您使用最新的谷歌浏览器、火狐浏览器、 360浏览器,更换浏览器后使用更流畅!(注意!双核浏览器请切换为极速模式)
400-607-9388

首次!吉大于吉红院士/金恩泉Angew!

2025-06-12
2974

艾思科蓝官网-版头.gif


共价有机框架(COFs)具有高孔隙率和精细调控的结构,是生产过氧化氢(H2O2)的有前景的光催化剂。

然而,它们的疏水性限制了在水中的传质,给实现高性能带来了挑战。将COFs与亲水性分子筛结合可能会推动H2O2生产的发展,但将这两种不同类型的多孔材料整合在一起是具有挑战性的。

2025年6月10日,吉林大学于吉红、金恩泉在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition发表了题为《3D-Printed COF/Zeolite Composites for Augmented Photocatalytic Hydrogen Peroxide Production》的研究论文,Jingyi Feng、Yingzhen Wei为论文共同第一作者,于吉红、金恩泉为论文共同通讯作者。


640 (9).png


在本文中,作者首次应用三维(3D)打印技术制备了COF/分子筛复合催化剂,实现了卓越的H2O2光合成。

通过精确优化粘合剂和预聚合条件,作者制备了由分子筛纳米晶体和初始聚合物前驱体组成的均匀油墨,其流变特性适合3D打印。

所得的具有类似蜂窝状开放式通道的单体有利于COF的原位生长和结晶,通过促进溶剂热后处理过程中缩合剂和大共价片段的高效分子转移来实现。

机理研究表明,引入分子筛增强了复合材料的亲水性和对O2的亲和力,有利于氧气还原反应路径。因此,与裸COFs相比,COF/分子筛复合材料的H2O2光合成显著提高了52%。

本工作提供了一种通过3D打印整合COFs和分子筛的简便方法,这可能会通过利用两者的优点为这种复合材料开辟多样化应用。


640 (10).png


图1:合成路线与化学结构。图1展示了TP-DBS-COF、TP-DBT-COF和TP-PDE-COF的合成路线和化学结构。这些共价有机框架(COFs)通过席夫碱缩合反应合成,分别使用了不同的连接单元(DBS、DBT和PDE)和相同的连接体(TP)。


640 (11).png


图2:PXRD表征。图2通过粉末X射线衍射(PXRD)表征了三种COFs的晶体结构。实验衍射图与Pawley精修图拟合良好,表明这些COFs具有高度结晶的二维聚合物结构,且具有层状堆叠模式。


640 (12).png


图3:3D打印制备过程。图3展示了通过3D打印技术制备COF/分子筛复合单体的过程。3D打印的COF和COF/分子筛复合材料具有良好的机械稳定性,并且通过扫描电子显微镜(FE-SEM)和高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)观察到复合材料的微观结构。


640 (13).png


图4:化学结构与性质表征。图4通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、固体核磁共振(13C CP/MAS NMR)、氮气吸附-脱附等温线、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)和热重分析(TGA)表征了COF/分子筛复合材料的化学结构、孔隙特性、光学性质和热稳定性。


640 (14).png


图5:光催化性能评估。图5展示了不同ZSM-5含量的COF/分子筛复合材料的PXRD图谱和H2O2生成率。结果表明,与纯COF相比,复合材料的H2O2生成率显著提高,其中TP-DBS-COF/ZSM-5-45%的性能最佳。此外,还评估了复合材料的循环稳定性和在不同牺牲剂条件下的光催化性能。


640 (15).png


图6:催化机制探讨。图6进一步探讨了TP-DBS-COF/ZSM-5-15%在不同条件下的H2O2生成情况,包括在暗处和光照下的电子顺磁共振(EPR)光谱、原位漫反射红外傅里叶变换光谱(DRIFTS)以及氧气温度程序脱附(O2-TPD)曲线。基于这些结果,提出了基于COF/分子筛复合材料的光催化H2O2生成机制。

综上,作者利用3D打印技术制备了共价有机框架(COFs)与分子筛复合的光催化剂,用于过氧化氢(H2O2)的光催化生产。通过精确调控3D打印油墨的流变学特性,实现了COFs在具有蜂窝状通道的单体中的原位生长和结晶,显著提升了光催化性能。

研究发现,与纯COFs相比,COF/分子筛复合材料的H2O2光催化生产效率提高了52%,本成果不仅为COFs与分子筛的整合提供了一种简便方法,还通过3D打印技术实现了材料结构与性能的优化。

该研究的意义在于为设计新型高效光催化剂提供了新的思路,特别是在利用太阳能进行绿色化学合成方面。其应用前景广阔,包括但不限于工业氧化过程、环境修复以及绿色能源存储等领域,有望推动相关技术的可持续发展。

3D-Printed COF/Zeolite Composites for Augmented Photocatalytic Hydrogen Peroxide Production. Angew. Chem. Int. Ed., 2025.

https://doi.org/10.1002/anie.202508226.


艾思科蓝官网-版尾.jpg


已收藏 0
点赞 4

学术会议

【IEEE出版 | 兰州大学校内举办】第19届复合医学工程国际会议(CME 2025)
第19届复合医学工程国际会议(CME 2025)将于2025年8月1日至3日在中国甘肃省兰州市举行,会议由国际复合医学工程学会(ICME)主办, 兰州大学承办。
2025-08-01
【高层次|国际化|连续11届EI检索】第十二届行为与社会计算国际会议(BESC 2025)
行为与社会计算国际会议(BESC)是一个重要的国际论坛,旨在汇聚来自人工智能、计算社会科学、自然语言处理、商业与市场,以及行为与心理科学等领域的学术研究人员和行业实践者,共同展示最新的研究成果。
2025-10-16
【院士报告,JPCS独立出版,EI检索】2025年先进材料与结构力学国际学术会议(ICAMSM 2025)
2025年先进材料与结构力学国际学术会议(ICAMSM 2025)2025年先进材料与结构力学国际学术会议(ICAMSM 2025)将于2025年7月25日至27日在中国沈阳举行。
2025-07-25
【IEEE出版|EI稳定检索|往届快至会后3.5个月检索】第五届计算机科学与区块链国际学术会议(CCSB 2025)
第五届计算机科学与区块链国际学术会议(CCSB 2025)将于2025年8月1日至3日在中国深圳市召开,会议旨在为计算机科学与区块链相关领域的专家、学者提供一个交流思想、促进合作的平台。
2025-08-01
【IEEE出版 | 往届提交后两个月检索】第四届半导体与电子技术国际研讨会(ISSET 2025)
2025年第四届半导体与电子技术国际研讨会(ISSET 2025)将于2025年7月25日-27日在中国西安举行。ISSET 2025将围绕“半导体”与“电子技术”等相关最新研究领域展开。
2025-07-24
【七专题会场|高层次专家报告|稳定检索】第二届可持续发展与能源资源国际学术会议(SDER 2025)
第二届可持续发展与能源资源国际学术会议(SDER 2025)将于2025年8月1-3日在中国深圳隆重举行。大会诚邀国内外高校、科研机构专家、学者,企业界人士及其他相关人员投稿与参会交流。
2025-08-01
相关资讯

7所高校,齐发Nature!

近日,上海交通大学、北京师范大学、电子科技大学、成都大学、南方科技大学、北京大学、中国科学院大学在Nature发文!

48171

39

2023-03-03

5所“双一流”,齐发Nature!

近日,山西大学、浙江大学、清华大学、复旦大学、北京大学的研究成果发表于Nature。

47486

20

2023-02-27

顶刊再+1!看浙大“女娲”AI模型

顶刊再+1!看浙大“女娲”AI模型

4901

3

2025-07-10

博士生一作!北京理工大学,Nature Protocols!

博士生一作!北京理工大学,Nature Protocols!

4136

4

2025-07-09

南策文院士领衔!清华大学/福州大学/北京大学,最新Nature子刊!

南策文院士领衔!清华大学/福州大学/北京大学,最新Nature子刊!

4751

4

2025-07-08

北京大学汤富酬团队最新Nature子刊

北京大学汤富酬团队最新Nature子刊

4151

4

2025-07-07