Halogen-functionalized covalent organic frameworks for photocatalytic Cr(VI) reduction under visible light

电负性 光催化 卤素 化学 共价键 取代基 试剂 卟啉 催化作用 光化学 反应速率常数 动力学 有机化学 烷基 量子力学 物理
作者
Cao Dong,Jian Guan,Jingcheng Du,Qian Sun,Ji Ma,Jingguo Li,Jiangtao Liu,Guo‐Ping Sheng
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier BV]
卷期号:476: 134956-134956 被引量:32
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2024.134956
摘要

Covalent organic frameworks (COFs) are a type of novel organic catalysts which show great potential in the treatment of environmental contaminations. Herein, we synthesized three isoreticular halogen-functionalized (F, Cl and Br) porphyrin COFs for visible-light (420 nm ≤ λ ≤ 780 nm) photocatalytic reduction of Cr(VI) to Cr(III). Halogen substituents with tunable electronegativity can regulate the band structure and modulate the charge carrier kinetics of COFs. In the absence of any sacrificial reagent, the isoreticular COFs exhibited good photocatalytic reduction activity of Cr(VI). Particularly, the TAPP-2F showed nearly 100 % conversion efficiency and the highest reaction rate constants (k) on account of the strong electronegativity of F substituent. Experimental results and theoretical calculations showed that the conduction band (CB) potentials of COFs became more negative and charge carrier separation increased with the enhancement of electronegativity (Br < Cl < F), which could provide sufficient driving force for the photoreduction of Cr(VI) to Cr(III). The halogen substituents strategy for regulating the electronic structure of COFs can provide opportunities for designing efficient photocatalysts for environmental remediation. Meanwhile, the mechanistic insights reported in this study help to understand the photocatalytic degradation pathways of heavy metals.
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