摘要
近年来，光催化有机转化作为一种温和、环境友好、绿色的技术已经引起科学界和工业界的广泛关注。然而，目前光催化有机转化在反应活性、选择性及催化剂稳定性等方面还有待提升。共价有机框架（COFs）作为一种新型可见光响应、能带结构易调的有机半导体，在光催化有机转化领域也有越来越多的报道。因此，本论文围绕COFs基光催化剂的设计和光催化有机分子转化开展研究工作，取得了以下主要结果： 一、制备了一系列具有不同组成的二维六边形结构[3+3]COFs。并以其为模型光催化剂，研究了在可见光驱动的还原脱卤反应和氧化脱氢交叉偶联反应中影响光催化性能的关键因素。与-H和-CF3相比，芳香环中引入-OH取代基可缩小COFs的带隙。COFs骨架中含有三嗪结构有助于提高光催化活性。在光催化还原脱卤反应中，同时具有-OH取代基和三嗪骨架的COFs具有最高的光催化活性，这是因为窄带隙、高效的电荷分离和高导电性综合作用的结果。值得注意的是，该COFs易回收并且重复使用多次结晶度仍能保持。我们的研究结果可为设计高效的COFs基半导体用于光催化有机转化提供参考。 二、设计、制备了QH-COF@TiO2和TiO2@QH-COF（QH-COF：四氢喹啉连接的COFs）核-壳结构异质结并用于光催化醇类氧化反应。对两种半导体的核芯和壳层的空间位置进行了设计，并对相应的光催化性能进行了研究。在光催化苯甲醇氧化反应中，虽然两种光催化剂在光吸收和电荷分离方面表现出相似的性能，但QH-COF@TiO2（TiO2为壳层）的活性几乎是TiO2@QH-COF（TiO2为核芯）的三倍（转化频率TOF：1.19vs0.44mmol/g/h）。QH-COF@TiO2光催化活性较高是因为它更容易将电子传递给O2。我们还证实QH-COF@TiO2可催化其他有机反应，如可见光催化的氧化脱氢交叉偶联反应。我们在制备两种单组分半导体协同作用以提升光催化有机反应性能方面提供了一种可行的方法。
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