取代基效应对对称共价有机框架光催化性质的影响

作     者：刘婷婷 吴新平 龚学庆 Ting-Ting Liu;Xin-Ping Wu;Xue-Qing Gong

作者机构：华东理工大学化学与分子工程学院上海200237 

出 版 物：《Chinese Journal of Chemical Physics》 (化学物理学报（英文）)

年 卷 期：2022年第35卷第4期

页      面：647-654,I0062-I0085,I0150页

核心收录：

学科分类：07[理学] 081705[工学-工业催化] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：This work was supported by the National Key R&D Program of China(No.2018YFA0208602) the National Natural Science Foundation of China(No.21825301 and No.22003016) Shanghai Sailing Program(No.20YF1410000) Shanghai Municipal Science and Technology Major Project(No.2018SHZDZX03) Shanghai Science and Technology Committee(No.17520750100). 

主　　题：共价有机框架 光催化 电子结构 电荷分离 密度泛函理论计算 

摘      要：对称共价有机框架(COF)光催化剂通常存在电荷分离效率低和光激发态寿命短的问题.通过密度泛函理论和含时密度泛函理论计算,本文发现了用一个或两个取代基(N或NH_(2))在具有代表性的对称共价有机框架(N_(0)-COF)的连接单元内进行部分取代可得到具有电荷分离特征的共价有机框架(N_(1)-COF、N_(2)-COF、(NH_(2))1-N_(0)-COF和(NH_(2))2-N_(0)-COF).此外,还发现N_(0)-COF的最高占据晶体轨道和最低未占据晶体轨道的能级位置可通过取代远离或靠近真空能级,这取决于取代基的吸电子或给电子特性.因此,本文提出了通过精心选择具有吸电子或给电子效应的取代基,并在对称共价有机框架的连接单元内进行部分取代,所获得的共价有机框架可具有高效的电荷分离以及驱动特定光催化反应的合适最高占据晶体轨道和最低未占据晶体轨道能级位置.该规则可用于进一步提升许多具有对称性的共价有机框架的光催化性能.