曾高峰&徐庆Angew：构建具有高ORR/OER活性的COFs

构建用于氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）的催化共价有机骨架（COFs）非常重要，但很少得到证实。

基于此，中科院上海高等研究院曾高峰研究员和徐庆副研究员（共同通讯作者）等人报道了首先通过将二芳胺衍生物整合到基于钴卟啉的骨架中，构建了用于ORR和OER的两种新型COFs（CoTAPP-PATA-COF和CoTAPP-BDTA-COF），都具有良好的有序结构、高表面积和强大的化学稳定性。电化学测试发现，在含饱和氧的0.1 M KOH中CoTAPP-PATA-COF的半波电位达到0.80 V，与Pt/C相接近，高于其他对照样品。CoTAPP-PATA-COF的Tafel斜率为55 mV dec^-1，表明ORR动力学得到增强。

此外，在0.1 M KOH溶液中测试催化剂的OER活性，CoTAPP-PATA-COF的过电位为420 mV@10 mA cm^-2，CoTAPP-PATA-COF的Tafel斜率为56 mV dec^-1。

DFT计算表明，ORR中COF的速率决定步骤（RDS）是由OOH*形成*O。CoTAPP-PATA-COF的自由能的变化（∆G）为1.047 eV，小于Co-COF-366（1.134 eV），表明其对ORR具有高催化活性。

此外，DFT计算显示OER的RDS是由*OH形成*O。而CoTAPP-PATA-COF的∆G值为-0.255 eV，小于Co-COF-366（-0.308 eV），证实其对OER的高催化活性。因此，CoTAPP-PATA-COF在ORR和OER中表现出较高的活性。

DFT计算表明，FeTAPP-PATA-COF从OH中形成*OH的耗能量为-5.377 eV，大于NiTAPP-PATA-COF和CoTAPP-PATA-COF。FeTAPP-PATA-COF和NiTAPP-PATA-COF从OH^–到O₂的整个过程都有氧，因此FeTAPP-PATA-COF的氧电催化活性较低。ORR中CoTAPP-PATA-COF的速率决定步骤（RDS）是由*OH形成*O，而ORR中NiTAPP-PATA-COF是由OOH*形成*O。因此，CoTAPP-PATA-COF在ORR和OER中表现出较高的活性。

Construction of Catalytic Covalent Organic Frameworks with Redox-Active Sites for the Oxygen Reduction and the Oxygen Evolution Reaction. Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202213522.

https://doi.org/10.1002/anie.202213522.

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