新聞網訊 氧還原反應是綠色能源轉換技術中一個至關重要的電化學過程,，它主要采用非金屬或金屬基材料作為電催化劑,。為了提高其催化反應性能，科研工作者對于活性中心的電荷再分布的調控方法進行了廣泛的研究,，然而,，傳統(tǒng)的熱解或雜原子摻雜方法通常會導致分子結構不明確、催化活性位點不確定等問題,。
由于不飽和鍵/配位不飽和環(huán)境可有效提供催化活性位點和電荷傳輸通道,。例如，在金屬基催化劑中,，其配位不飽和特性可以顯著促進反應物的化學吸附,，并通過快速的界面電荷轉移誘導高電子電導率，從而增強電催化活性,。在非金屬碳基催化劑中,，各種不飽和形式的碳材料，特別是sp或sp2雜化原子很容易被活化,，也被證明是優(yōu)化氧吸附能和提高性能的有效方法,。然而，目前仍缺乏有效的策略來精確控制此類催化體系中不飽和態(tài)的結構以及不飽和位點在整個結構中的催化反應機制,。
基于以上科學問題,，生物多糖纖維成形與生態(tài)紡織國家重點實驗室教授龍曉靜、楊東江采用“不飽和鍵”策略定向設計并開發(fā)了一類共價有機框架氧還原催化劑,。電化學原位拉曼譜和相關理論計算闡明了不飽和鍵在氧還原電催化反應中的作用機制,。引入不飽和鍵可以調控分子的局部電荷再分布,，尤其N=N鍵的存在可使骨架產生額外的電子分布，使催化劑分子具有更強的電子定域性,，促使其對位C=N鍵活化且更易吸附氧中間體,。該工作報道了一種利用不飽和鍵調節(jié)非金屬碳基催化劑活性中心電荷分布的新策略，為新型電催化材料的設計提供一種有效的方法,。相關研究成果以“An Unsaturated Bond Strategy to Regulate Active Centers of Metal-Free Covalent Organic Frameworks for Efficient Oxygen Reduction”為題,，在國際頂級化學期刊Angewandte Chemie (DOI: 10.1002/anie.202209583)上發(fā)表，并被遴選為Hot Paper,。我校為第一完成單位,，龍曉靜教授和楊東江教授為共同通訊作者，2019級畢業(yè)生閆祥宇為文章第一作者,。該研究工作得到了國家自然科學基金面上項目和山東省泰山學者青年專家項目的資助。
論文信息：An Unsaturated Bond Strategy to Regulate Active Centers of Metal-Free Covalent Organic Frameworks for Efficient Oxygen Reduction. Xiangyu Yan, Bingbing Wang, Jun Ren, Xiaojing Long* and Dongjiang Yang*https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202209583
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