Integrating Electronic‐Storage Piperazine into Covalent Organic Frameworks for Promoting Oxygen Reduction Reaction

哌嗪 化学 共价键 组合化学 还原(数学) 氧还原反应 光化学 有机化学 电化学 几何学 数学 电极 物理化学
作者
Shuang Zheng,Yubin Fu,Xiaoyu Xu,Qing Xu,Gaofeng Zeng
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:137 (22) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/ange.202503434
摘要

Abstract Metal‐free covalent organic frameworks (COFs) have emerged as potential electrocatalysts for oxygen reduction reaction (ORR) in new environmental‐friendly electrochemical energy conversion technologies. However, their catalytic activity is hindered by inefficient electron transfer from electrodes to catalytic sites along extended frameworks. To overcome this bottleneck, herein, we first incorporated redox‐active piperazine units into the COFs to catalyze ORR. The redox‐active piperazine units enable to storage electrons, thus accelerate the electron transfer to the catalytic sites. Furthermore, the introduction of ─OH group‐containing building blocks induces keto‐enol tautomerism (enabling reversible ─OH / ─C═O interconversion), improving framework polarity with a dipole moment of 6.87 Debye (5.8 times increase compared to non‐hydroxylated COFs). This polarity enhancement strengthens the intermediates binding ability, thereby improving the catalytic activity. As a result, the optimized PD‐COF‐OH exhibits a high half‐wave potential of 0.76 V, turnover frequency (TOF) of 0.045 s −1 , and electrochemically active surface area of 9.4 mF cm −2 , surpassing most reported metal‐free COFs. Theoretical calculations further reveal synergistic roles of ─OH and ─C═O groups in stabilizing OOH* and OH* intermediates, contributing to the improved catalytic activity. This work establishes a novel design paradigm for catalytic COFs through a rational integration of electron reservoir units and tautomerism‐enabled polarity modulation.
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
1秒前
3秒前
3秒前
4秒前
摸鱼校尉完成签到,获得积分0
4秒前
5秒前
积极的凌波完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
Y12完成签到,获得积分10
6秒前
mxczsl发布了新的文献求助10
7秒前
宇是眼中星眸完成签到 ,获得积分10
7秒前
机灵依瑶完成签到,获得积分10
7秒前
四月完成签到 ,获得积分10
8秒前
jia完成签到,获得积分10
8秒前
标致水之完成签到,获得积分10
9秒前
Y12发布了新的文献求助10
10秒前
爱笑新柔发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
12秒前
大模型应助meilirenshengzcs采纳,获得10
13秒前
cdercder应助dididi采纳,获得10
13秒前
耶果完成签到,获得积分10
14秒前
健康的犀牛完成签到,获得积分10
15秒前
16秒前
17秒前
19秒前
ac完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
wsy完成签到,获得积分10
19秒前
沉默晓绿完成签到,获得积分10
20秒前
wanci应助岁岁平岁岁安采纳,获得10
21秒前
桐桐应助CJL采纳,获得10
21秒前
21秒前
22秒前
小路发布了新的文献求助10
22秒前
123完成签到,获得积分10
23秒前
123发布了新的文献求助10
23秒前
大力的冬萱应助AXX041795采纳,获得20
24秒前
dididi完成签到,获得积分10
24秒前
小白完成签到,获得积分10
24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
Nondestructive Testing Handbook: Vol. 4, Thermal and Infrared Testing (IR), 4th ed 800
Understanding Acculturation: The Process of Cultural Adjustment as Applied to International Migration 700
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 590
Évora na Idade Média 555
Soil mites of the family Rhagidiidae (Actinedida: Eupodoidea). Morphology, Systematics, Ecology 520
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7371104
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8978672
关于积分的说明 19088293
捐赠科研通 7013047
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3225016
关于科研通互助平台的介绍 2388645
邀请新用户注册赠送积分活动 2205699