Modulating Local Electronegativity in Covalent Organic Frameworks for Host–Guest Oxygen Reduction

电负性 催化作用 共价键 杂原子 离解(化学) 吸附 材料科学 选择性 组合化学 纳米技术 密度泛函理论 共价有机骨架 分子氧 化学 可持续能源 氧气 反应中间体 电子结构 价(化学) 氧还原反应 合理设计 分子 光化学 结合能 计算化学 动态共价化学
作者
Genfu Zhao,Xiaoxiao Zou,Lebin Cai,Zhemin Gong,Yongjiang Sun,Kai Qi,Bao Yu Xia,Hong Guo
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adma.75544
摘要

ABSTRACT Developing high‐performance metal‐free electrocatalysts for the oxygen reduction reaction remains a major challenge in sustainable energy conversion. Herein, we report a host–guest chemistry strategy based on metal‐free covalent organic frameworks (COFs) to significantly enhance the catalytic performance. Unlike conventional COFs that focus primarily on linkage chemistry or heteroatom doping, our approach explicitly leverages molecular‐level design to create tailored binding pockets within the COFs pores, enabling high selectivity and strong interactions with O 2 . A series of fluorene‐based COF hosts with systematically tuned electronegativity are designed and synthesized to strengthen molecular recognition and binding toward oxygen via tailored electronic and structural environments. The optimized material achieves a remarkable half‐wave potential ( E 1/2 , vs. RHE) of 0.78 V, among the highest reported metal‐free COF‐based catalysts. This exceptional performance originates from enhanced host–guest recognition, which effectively facilitates O 2 adsorption while optimizing the stabilization and subsequent dissociation of key reaction intermediates on the active site. Through a combination of in situ characterization and theoretical calculations, these host–guest interactions promote the optimized adsorption of intermediates and accelerate reaction kinetics. This study provides a new paradigm for the design of high‐efficiency metal‐free electrocatalysts through precise molecular recognition, opening avenues for advanced catalytic systems beyond conventional approaches.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
DongLi完成签到,获得积分10
刚刚
标致橘子完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
1秒前
瘦瘦书本完成签到,获得积分10
1秒前
在水一方的应助被齐胤采纳,获得10
1秒前
张zhang完成签到,获得积分10
1秒前
刘宇畅发布了新的文献求助10
1秒前
yu关闭了yu的文献求助
2秒前
大方树叶发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
无极微光的应助被洁净香寒采纳,获得20
3秒前
4秒前
今后的应助被Hanmos3624采纳,获得10
4秒前
Mario发布了新的文献求助10
4秒前
欣喜咖啡发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
狂野的芮发布了新的文献求助30
4秒前
哈哈哈完成签到,获得积分20
5秒前
蛋炒饭发布了新的文献求助10
5秒前
KangYe完成签到,获得积分10
5秒前
cheng完成签到,获得积分20
5秒前
勤勤恳恳的小牛完成签到,获得积分10
6秒前
今年发论文完成签到,获得积分10
6秒前
DGLD110818发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
muxin发布了新的文献求助20
6秒前
6秒前
CipherSage的应助被刘宇畅采纳,获得10
7秒前
7秒前
Owen的应助被怕孤独的醉蓝采纳,获得10
7秒前
宋小威完成签到,获得积分10
7秒前
fish完成签到 ,获得积分10
7秒前
KK完成签到 ,获得积分20
7秒前
爱笑的紫霜完成签到 ,获得积分10
7秒前
寒江孤影完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
布朗尼妮完成签到 ,获得积分10
8秒前
深情安青的应助被标致橘子采纳,获得10
8秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
A REVIEW OF THE V-22 DYNAMICS VALIDATION PROGRAM 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8130999
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9533315
关于积分的说明 21601348
捐赠科研通 7713144
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3418328
关于科研通互助平台的介绍 2543979
邀请新用户注册赠送积分活动 2459666