Synergistic Linkage Engineering in Donor–Acceptor Covalent Organic Frameworks for NIR-II Absorption and Efficient Photothermal Conversion

化学 光热治疗 共价键 吸收(声学) 共价有机骨架 带隙 联动装置(软件) 纳米技术 离域电子 聚合物 热电效应 纳米颗粒 联轴节(管道) 光电子学 蒸发 分子工程 电压 化学物理 光化学 光开关 光热效应 吸收带 硫脲 折叠(DSP实现) 工作(物理) 限制 振动耦合 多孔性 二硫键 能量转换效率
作者
Xi-Jun Wen,Peng‐Ju Tian,Hui-Hui Sun,Zhi‐Bei Zhou,Wang Zhen-xue,Qiao-Yan Qi,Shunqi Xu,Shengqiang Xiao,Yubin Fu,Xin Zhao
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/jacs.6c07909
摘要

Abstract Covalent organic frameworks (COFs) are emerging crystalline porous polymers with precisely defined structures and tunable optoelectronic properties. However, developing COFs that simultaneously achieve NIR-II light absorption and controlled excited-state dynamics remains challenging, limiting their applications in advanced photothermal energy conversion. Herein, we report a strategy that synergistically integrates linkage engineering and donor–acceptor modulation to intrinsically regulate the photophysical behavior of COFs, as demonstrated by the synthesis of a novel donor–acceptor azo-linked COF (Azo-COF-DA). Compared with its imine-linked analogue (Im-COF-DA), Azo-COF-DA exhibits remarkable NIR-II absorption (1500 nm vs 650 nm) and a significantly narrowed bandgap (1.16 eV vs 2.34 eV), highlighting the critical role of azo linkages in maximizing electronic delocalization. Comprehensive spectroscopic and theoretical analyses reveal significantly enhanced vibronic coupling in Azo-COF-DA upon photoexcitation, thereby promoting efficient nonradiative relaxation. Consequently, Azo-COF-DA achieves a temperature increase 10.8-fold higher than that of Im-COF-DA, translating this superior photothermal conversion into a record COF-based thermoelectric output voltage of 262 mV under one-sun irradiation. Furthermore, an integrated solar-driven water evaporation–thermoelectric generator simultaneously achieves a water evaporation rate of 1.44 kg m–2 h–1 and a voltage output of 116 mV. This work reveals the importance of linkage replacement in governing π-electronic delocalization and excited-state relaxation, providing transferable structural design guidelines for tailoring excited-state dynamics in porous organic materials toward high-performance NIR-II photothermal applications.
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
哈哈哈发布了新的文献求助10
3秒前
123完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
huanmong发布了新的文献求助10
5秒前
刘清梅发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
YU完成签到,获得积分20
6秒前
柿柿如意的应助被王圈圈采纳,获得10
6秒前
6秒前
7秒前
李银娟完成签到 ,获得积分10
7秒前
9秒前
球球发布了新的文献求助10
9秒前
Akim的应助被刘清梅采纳,获得10
10秒前
10秒前
阿周发布了新的文献求助10
12秒前
14秒前
14秒前
rrr发布了新的文献求助10
15秒前
发了十篇Nature完成签到,获得积分10
15秒前
典雅的蜜粉完成签到,获得积分10
16秒前
机灵的幻柏完成签到,获得积分10
16秒前
abc发布了新的文献求助10
17秒前
在水一方的应助被sasa采纳,获得10
18秒前
哈哈哈发布了新的文献求助10
19秒前
20秒前
20秒前
21秒前
豆豆麻袋袋完成签到 ,获得积分10
22秒前
打打的应助被仰望璀璨星河采纳,获得10
23秒前
23秒前
雷总完成签到,获得积分10
24秒前
cassie完成签到,获得积分10
28秒前
顺心远望发布了新的文献求助10
28秒前
小马发布了新的文献求助30
29秒前
秋风的应助被发了十篇Nature采纳,获得20
30秒前
哈哈哈发布了新的文献求助10
30秒前
Rita发布了新的文献求助10
30秒前
30秒前
哈哈哈完成签到,获得积分10
31秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Computational Chemical Reaction Engineering: Modeling, Simulation, and Design with MATLAB 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
A Will for the Machine: Computerization, Automation, and the Arts in South Africa 400
Decentring Leadership 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 内科学 物理 有机化学 化学工程 生物化学 复合材料 光电子学 细胞生物学 心理学 量子力学 催化作用 物理化学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7808433
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9340928
关于积分的说明 20504324
捐赠科研通 7400692
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3328820
关于科研通互助平台的介绍 2475533
邀请新用户注册赠送积分活动 2347140