新聞網(wǎng)訊 近日，材料科學(xué)與工程學(xué)院2023級碩士研究生劉國超同學(xué)在電催化領(lǐng)域取得了學(xué)術(shù)成果，圍繞共價(jià)有機(jī)框架中的寡醚鏈工程探究氧還原反應(yīng)活性及其傳輸路徑，在Angewandte Chemie期刊發(fā)表了題為“Oligoether Chain Engineering in Covalent Organic Frameworks: Enhancing Transport Pathways and Oxygen Reduction Activity for Efficient Electrocatalytic Hydrogen Peroxide Production”的論文，并且該論文被遴選為Hot Paper。劉國超同學(xué)為以上論文的第一作者，李道浩教授，龍曉靜教授以及吉林大學(xué)方千榮教授為通訊作者。
過氧化氫（H2O2）是一種多用途的清潔化學(xué)品，在化學(xué)合成、水處理、造紙和能源儲存等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。傳統(tǒng)生產(chǎn)依賴于蒽醌氧化還原法和貴金屬催化劑，存在成本高、能耗高、環(huán)境污染等問題。電催化氧還原反應(yīng)（ORR）二電子（2e?）途徑合成H2O2因其低能耗、溫和的條件和環(huán)保性而成為一種理想的替代品。其中，非金屬碳基電催化劑，由于較低的成本和電化學(xué)穩(wěn)定性，而被認(rèn)為是商業(yè)貴金屬基電催化劑的有前景的替代品。共價(jià)有機(jī)框架（COF）材料具有可定制的功能構(gòu)建塊、高化學(xué)穩(wěn)定性和孔隙率以及活性位點(diǎn)可調(diào)節(jié)的電子環(huán)境，這賦予了它們ORR電催化活性。因此，有必要構(gòu)建具有高效活性位點(diǎn)、高親水性和自組裝傳輸通道的COF材料實(shí)現(xiàn)高效的H2O2生產(chǎn)。
基于這一科學(xué)問題，團(tuán)隊(duì)實(shí)施了一種創(chuàng)新的寡醚鏈工程策略，旨在構(gòu)建具有高效傳輸效率、快速反應(yīng)動力學(xué)以及高反應(yīng)活性的非金屬COF基電催化劑，用于ORR合成H2O2。具體通過將不同長度的寡醚鏈段嵌入COF中，成功開發(fā)出三種具有高親水性的新型電催化劑。寡醚鏈工程可以有效的調(diào)節(jié)COF孔道的親水能力，ORR動力學(xué)特征以及框架內(nèi)的電子環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的二電子氧還原電催化性能。
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