材料科学与工程学院研究生刘国超在Angew. Chem.期刊上发表论文

新闻网讯 近日，材料科学与工程学院2023级硕士研究生刘国超同学在电催化领域取得了学术成果，围绕共价有机框架中的寡醚链工程探究氧还原反应活性及其传输路径，在Angewandte Chemie期刊发表了题为“Oligoether Chain Engineering in Covalent Organic Frameworks: Enhancing Transport Pathways and Oxygen Reduction Activity for Efficient Electrocatalytic Hydrogen Peroxide Production”的论文，并且该论文被遴选为Hot Paper。刘国超同学为以上论文的第一作者，李道浩教授，龙晓静教授以及吉林大学方千荣教授为通讯作者。

过氧化氢（H₂O₂）是一种多用途的清洁化学品，在化学合成、水处理、造纸和能源储存等领域具有重要应用。传统生产依赖于蒽醌氧化还原法和贵金属催化剂，存在成本高、能耗高、环境污染等问题。电催化氧还原反应（ORR）二电子（2e⁻）途径合成H₂O₂因其低能耗、温和的条件和环保性而成为一种理想的替代品。其中，非金属碳基电催化剂，由于较低的成本和电化学稳定性，而被认为是商业贵金属基电催化剂的有前景的替代品。共价有机框架（COF）材料具有可定制的功能构建块、高化学稳定性和孔隙率以及活性位点可调节的电子环境，这赋予了它们ORR电催化活性。因此，有必要构建具有高效活性位点、高亲水性和自组装传输通道的COF材料实现高效的H₂O₂生产。

基于这一科学问题，团队实施了一种创新的寡醚链工程策略，旨在构建具有高效传输效率、快速反应动力学以及高反应活性的非金属COF基电催化剂，用于ORR合成H₂O₂。具体通过将不同长度的寡醚链段嵌入COF中，成功开发出三种具有高亲水性的新型电催化剂。寡醚链工程可以有效的调节COF孔道的亲水能力，ORR动力学特征以及框架内的电子环境，从而实现了优异的二电子氧还原电催化性能。