Tuning Asymmetric Isomers in One‐Dimensional Covalent Organic Frameworks to Enhance Oxygen Reduction Activity

噻吩 催化作用 化学 共价键 不对称诱导 苯 计算化学 组合化学 对映选择合成 过氧化氢 法拉第效率 不对称氢化 结构异构体 有机合成 反应中间体 不对称碳 碳纤维 对映体过量 产量(工程) 戒指(化学) 立体化学 光化学 氢 Atom(片上系统) 光学活性 材料科学 氧气 吸附 顺反异构
作者
Shuqi Cheng,Xun Sun,Jiaxun Ran,Guochao Liu,Han Wang,Yali Xing,Sheng Zhang,Xiaojing Long
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (52): e20336-e20336 被引量:16
标识
DOI:10.1002/anie.202520336
摘要

Abstract Embedding isomers into crystalline skeletons with well‐defined spatial structures represents a feasible way to improve the catalytic activity for the oxygen reduction reaction (ORR). However, most research has been focused on the design of symmetric molecules, while studying asymmetric effects based on isomeric systems remains a major challenge. In this study, we introduced isomeric thiophene to regulate the ORR of one‐dimensional covalent organic frameworks (COFs), and further adjusted the molecular geometry configuration through asymmetric design, obtaining isomeric COF‐α with 2‐substituents and COF‐β with 3‐substituents. The intermediate adsorption ability and electronic states are precisely adjusted through asymmetric isomers, resulting in controllable chemical activity and excellent catalytic performance. Notably, the introduction of asymmetric thiophene units with 2‐substituents into a pure carbon‐based model provides a more favorable pathway for the hydrogen peroxide production process, resulting in a remarkable productivity of 11.20 mol g cat −1 h −1 , with a Faradaic efficiency of 90.16%. Moreover, theoretical calculations and in situ ATR‐FTIR experiments show that asymmetric thiophene skeletons can induce the activation of adjacent phenyl units, and precisely identify the benzene ring carbon atom (site‐8) connected to the thiophene unit as a potential active site. This study offers an approach to designing efficient electrocatalysts by adjusting asymmetric geometric isomers.
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