Regulating Electron Distribution in Regioisomeric Covalent Organic Frameworks for Efficient Solar‐Driven Hydrogen Peroxide Production

材料科学 光催化 共价键 过氧化氢 太阳能电池 能量转换效率 共价有机骨架 纳米技术 化学物理 化学工程 化学 催化作用 有机化学 光电子学 工程类
作者
Wan Zhang,Miao Sun,Jun Cheng,Xiaojun Wu,Hangxun Xu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (18): e2500913-e2500913 被引量:59
标识
DOI:10.1002/adma.202500913
摘要

) production due to their highly ordered structures, intrinsic porosity, and molecular tunability. Despite their potential, the inefficient utilization of photogenerated charge carriers in COFs significantly restrains their photocatalytic efficiency. This study presents two regioisomeric COFs, α-TT-TDAN COF and β-TT-TDAN COF, both incorporating thieno[3,2-b]thiophene moieties, to investigate the influence of regioisomerism on the excited electron distribution and its impact on photocatalytic performance. The β-TT-TDAN COF demonstrates a remarkable solar-to-chemical conversion efficiency of 1.35%, outperforming its α-isomeric counterpart, which is merely 0.44%. Comprehensive spectroscopic and computational investigations reveal the critical role of subtle substitution change in COFs on their electronic properties. This structural adjustment intricately connects molecular structure to charge dynamics, enabling precise regulation of electron distribution, efficient charge separation and transport, and localization of excited electrons at active sites. Moreover, this finely tuned interplay significantly enhances the efficiency of the oxygen reduction reaction. These findings establish a new paradigm in COF design, offering a molecular-level strategy to advance COFs and reticular materials toward highly efficient solar-to-chemical energy conversion.
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