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新聞網(wǎng)訊 近日，材料科學與工程學院2023級碩士研究生劉國超同學在電催化領域取得了學術成果，圍繞共價有機框架中的寡醚鏈工程探究氧還原反應活性及其傳輸路徑，在Angewandte Chemie期刊發(fā)表了題為“Oligoether Chain Engineering in Covalent Organic Frameworks: Enhancing Transport Pathways and Oxygen Reduction Activity for Efficient Electrocatalytic Hydrogen Peroxide Production”的論文，并且該論文被遴選為Hot Paper。劉國超同學為以上論文的第一作者，李道浩教授，龍曉靜教授以及吉林大學方千榮教授為通訊作者。

過氧化氫（H₂O₂）是一種多用途的清潔化學品，在化學合成、水處理、造紙和能源儲存等領域具有重要應用。傳統(tǒng)生產(chǎn)依賴于蒽醌氧化還原法和貴金屬催化劑，存在成本高、能耗高、環(huán)境污染等問題。電催化氧還原反應（ORR）二電子（2e^?）途徑合成H₂O₂因其低能耗、溫和的條件和環(huán)保性而成為一種理想的替代品。其中，非金屬碳基電催化劑，由于較低的成本和電化學穩(wěn)定性，而被認為是商業(yè)貴金屬基電催化劑的有前景的替代品。共價有機框架（COF）材料具有可定制的功能構建塊、高化學穩(wěn)定性和孔隙率以及活性位點可調(diào)節(jié)的電子環(huán)境，這賦予了它們ORR電催化活性。因此，有必要構建具有高效活性位點、高親水性和自組裝傳輸通道的COF材料實現(xiàn)高效的H₂O₂生產(chǎn)。

基于這一科學問題，團隊實施了一種創(chuàng)新的寡醚鏈工程策略，旨在構建具有高效傳輸效率、快速反應動力學以及高反應活性的非金屬COF基電催化劑，用于ORR合成H₂O₂。具體通過將不同長度的寡醚鏈段嵌入COF中，成功開發(fā)出三種具有高親水性的新型電催化劑。寡醚鏈工程可以有效的調(diào)節(jié)COF孔道的親水能力，ORR動力學特征以及框架內(nèi)的電子環(huán)境，從而實現(xiàn)了優(yōu)異的二電子氧還原電催化性能。