复旦大学李鹏等人Angew.：一种溶液可加工卟啉基HOF用于CO2光电传感

研究内容

由于环境大气中存在竞争性气体，检测复杂气体混合物中的二氧化碳(CO 2 ) 极具挑战性。光电化学(PEC)技术提供了一种解决方案，但材料选择和特异性仍然受到限制。

复旦大学李鹏和福建师范大学陈邦林 发明了一种基于二氨基三嗪(DAT)部分修饰的卟啉结构的氢键有机框架( HOF) 材料。卟啉分子上的DAT部分不仅促进构造物之间互补氢键的形成，而且在HOF材料中起到识别位点的作用，用于选择性吸附CO 2 。作者进一步制备了沉积有FDU-HOF-2的丝网印刷电极作为用于CO 2 的无标签光电化学(PEC)检测。这种信号输出PEC传感器表现出对CO 2 的低检测限(2.3 ppm)、可重复使用性(至少30个循环)和长期工作稳定性(至少30天)。相关工作以“ A Solution-processable Porphyrin-based Hydrogen-bonded Organic Framework for Photoelectrochemical Sensing of Carbon Dioxide ” 为题发表在国际著名期刊 Angewandte Chemie International Edition 上。

研究要点

要点1 . 作者合成一种基于二氨基三嗪(DAT)部分修饰的卟啉结构，光敏和高导电的二维(2D)氢键卟啉框架( HOF) ，FDU - HOF-2。HOF可以通过简单的溶液处理方法制备了超过89%的产率的具有大面积(高达23500 µm 2 )、可控厚度(0.298-2.407 µm)和高面积厚度比(高达9791)的片状晶体。FDU-HOF-2可以通过在甲酸中原位自组装直接生长并沉积在不同的基底上，包括二氧化硅、碳和金属氧化物。

要点 2. 卟啉分子上的DAT部分不仅促进构造物之间互补氢键的形成，而且在HOF材料中起到选择性识别位点的作用，用于选择性吸附CO 2 。

要点3 . 作者进一步制备了沉积有FDU-HOF-2的丝网印刷电极作为用于CO 2 检测的无标签光电化学(PEC)传感器。信号输出PEC传感器表现出对CO 2 的低检测限(2.3 ppm)、可重复使用性(至少30个循环)和长期工作稳定性(至少30天)。

研究图文

图1 . FDU-HOF-2的晶体结构。

图 2. a）FDU-HOF-2的XRD与模拟图谱的比较。b）FDU-HOF-2的196K CO 2 吸附等温线。c）FDU-HOF-2的298K CO 2 、N 2 和O 2 吸附等温线。d）FDU-HF-2和CO 2 组合的示意图。具有不同扩散时间的薄片FDU - HOF-2的SEM：（e，g）2小时和（f，h）8小时。

图 3 . a）NS FDU-HOF-2/SPE的制造过程示意图。b、c）NS FDU-HOF-2自组装结构在1-庚酸/HOPG界面上，在rt下的中尺度和高分辨率STM。d、e）通过低电子剂量冷冻EM获得的FDU-HOF-2的结构剖面，以及沿<010>、<020>和<001>方向的FDU-HOF-2晶体的选定区域的FFT(插图)。f）几种MOF(绿色)、金属氧化物(橙色)、HOF(蓝色)、COF-366(红色)和NS FDU-HOF-2/SPE(黑色)的光电流响应。g）FDU-HOF-2/SPE的光电化学响应机制。

图 4. a）FDU-HOF-2修饰PEC传感器的制造方案和CO 2 传感工艺。b）NS FDU - HOF-2/SPE对CO 2 的光电流响应。c）NS FDU - HOF-2/SPE和薄片FDU-HOF-2/SPE的CO 2 光电流循环响应。d）暴露于不同浓度CO 2 的NS FDU-HOF-2/SPE的 Nyquist 图。e）NS FDU-HOF-2/SPE的CO 2 的校准曲线。f）NS FDU-HOF-2/SPE对CO 2 和干扰物的光电流响应。g）PEC传感器的长期存储稳定性。

文献详情

A Solution-processable Porphyrin-based Hydrogen-bonded Organic Framework for Photoelectrochemical Sensing of Carbon Dioxide

Chen Wang, Xiyu Song, Yao Wang, Rui Xu, Xiangyu Gao, Cheng Shang, Peng Lei, Qingdao Zeng, Yaming Zhou, Banglin Chen,* Peng Li*

Angew. Chem. Int. Ed.