摘要
十多年来，共价有机骨架（COFs）快速进展并取得实质性成就，目前已经开发出分子水平修饰、表面工程、异质结耦合和纳米结构等有效策略来提高光催化性能。不同于非晶态多孔有机聚合物，具备拓扑学分子可设计性是晶态COFs最为关键的特征之一，因而COFs从结构设计到合成过程，乃至COFs的功能化都能实现高度可控，这赋予COFs在结构上的独特优势。目前，COFs作为光功能材料被成功制备和研究，并广泛应用于水分解、有机转化、CO2还原和有机染料降解等领域。然而，设计高效和环境友好的COFs光催化剂以了解催化剂的物理化学性质与催化性能之间的关系仍然存在挑战。 本论文第三章，在溶剂热条件下，将2,5-二甲氧基对苯二甲酰肼（DMTH）与不同比例的1,3,5-三甲酰苯（TFB）和2-羟基-1,3,5-苯三甲醛（SOH）通过缩聚反应制备了三种亲水性二维（2D）COFs，命名为TFB-XX-DMTH（XX=33、50和66，分别代表TFB/SOH的摩尔比是1∶2、1∶1和2∶1）。三种材料均表现出良好的结晶性、较大的BET比表面积（高达1808m2g–1）以及良好的热稳定性和化学稳定性。此外，得益于增强的电荷分离效率和高亲水性，TFB-XX-DMTH可用作在水溶液中的可见光驱动苄胺氧化偶联反应的光催化剂。TFB-33-DMTH具有高转化率、高选择性和可回收性的光催化性能，这可归因于该催化剂平台中光生载流子的高效生成、迁移和分离的综合结果。通过实验提供了对COFs水相光催化剂的结构–功能相关性的见解，并强调了开发用于可持续有机转化的光功能COFs的潜力。 本论文第四章，将DMTH和SOH构筑单元经溶剂热合成法成功制备了基于酰腙键COFs（DMTH-SOH），经三乙醇胺（TEOA）浸泡后得到DMTH-SOH@TEOA。氮气吸附表明DMTH-SOH的BET比表面积是1480m2g–1，并且孔径均匀。DMTH-SOH@TEOA则是花椰菜状的微观结构。通过X-射线光电子能谱（X-ray Photoelectron Spectroscopy，XPS）确认了TEOA与COFs结合位点。此外，经TEOA改性的复合材料DMTH-SOH@TEOA具有合适的带隙，优越的光电流响应和更低的电化学阻抗等多种优越光物理性能。DMTH-SOH@TEOA作为一种非均相光催化剂，它能在负载5wt%的H2PtCl6时，在10W蓝色LED灯照射下，平稳地析氢且析氢量可以达到12040μmolg–1h–1，这要优于非晶态的CMPs和一些报道的COFs。原位改性策略为进一步开发用于可见光制氢的COFs提供一条有前景的途径，并将对绿色化学和缓解环境能源危机做出贡献，这也为研究前沿的材料工程提供新的机会。
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