Page 54 - 《精细化工》2021年第1期

第 38 卷第 1 期 精 细 化 工 Vol.38, No.1
202 1 年 1 月 FINE CHEMICALS Jan. 2021

综论
亚胺 COFs 在电催化领域的应用研究进展

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刘云利，陕绍云 ，支云飞 ，胡天丁，苏红莹，李 珍
（昆明理工大学 化学工程学院，云南 昆明 650504）

摘要：亚胺共价有机框架材料（COFs）作为一种新兴的多孔晶体聚合物，具有规整的孔结构、高的比表面积、
可调的抗衡离子、丰富的活性位点等。在燃料电池中，亚胺 COFs 对于制备高效电催化剂和促进能量转换至关
重要。首先介绍了亚胺 COFs 基电催化剂的优势；然后综述了其作为电催化剂在还原 CO 2 、析氧反应、析氢反
应、氧还原反应等领域的应用；最后讨论了亚胺 COFs 高性能电催化剂当前的挑战和未来前景。
关键词：亚胺 COFs；电催化；应用；功能材料；能量转换
中图分类号：O643.36; TM911.4 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 01-0044-10

Research progresss on the application of imine COFs in electrocatalysis

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LIU Yunli, SHAN Shaoyun , ZHI Yunfei , HU Tianding, SU Hongying, LI Zhen
（Faculty of Chemical Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650504, Yunnan, China）

Abstract: Imine covalent organic frameworks (COFs) as an emerging porous crystalline polymer, possess
the advantages of regular pore structure, high specific surface area, adjustable counter ions and abundant
active sites. In fuel cells, it is essential for the preparation of high-efficiency electrocatalysts and the
promotion of energy conversion. Firstly, the advantages of imine COFs as electrocatalysts are reviewed.
Then, the application of imine COFs as electrocatalysts in the fields of CO 2 reduction, oxygen evolution,
hydrogen evolution and oxygen reduction is introduced. Finally, the current challenges and future prospects
of high-performance electrocatalysts for COFs are discussed.
Key words: imine COFs; electrocatalysis; application; functional materials; energy conversion

随着全球人口的增加，能源需求持续增加，寻 究意义。
找清洁、可再生能源已成为当今社会可持续发展亟 共价有机框架材料（COFs）是由有机元素通过
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待解决的问题之一 。采用可持续的手段来生产具 强的共价键连接构筑而成的多孔聚合物材料，如图
[9]
有全球重要性的能源和原料，是应对清洁能源转换 1 所示 。按反应类型可分为硼 COFs、亚胺 COFs
[2]
需求及能源可持续利用的核心 。例如以电解水来 和三嗪 COFs。亚胺 COFs 材料结构稳定、合成简单、
单体种类繁多，已成为目前研究应用最多的一类材
产生氢燃料、燃料电池/金属空气电池以及从 CO 2
到燃料的转换。其中，电催化在清洁能源转换中起 料。此外，亚胺 COFs 框架内的氮原子可以与一系
着不可或缺的作用。 列金属离子配位，因而有较大的应用潜力。亚胺
电催化主要利用贵金属（如 Pt、Ru 等）作为电 COFs 具有可调的抗衡离子 [10] ，这能有效地促进电
[3]
催化剂来实现水能循环和碳能循环 。尽管贵金属 荷的分离和转移，进而提高电催化能力 [11] 。相比于
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具有良好的动力学性能，但耐用性差 、选择性低 、 贵金属，COFs 合成简单、经济环保。此外，亚胺
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稀缺性 、成本高 且容易中毒 ，这使得其难以实 COFs 还具有高比表面积、规整的孔结构以及可调控
现商业化规模应用。因此，探索和开发具有高性能、 的结构单元等，这些优势很大程度上满足了电催化
低成本的电催化剂在清洁能源技术领域具有重大研 剂对材料的要求。

收稿日期：2020-07-23; 定用日期：2020-09-09; DOI: 10.13550/j.jxhg.20200678
基金项目：国家自然科学基金（21766016）；云南省“万人计划”基金（YNWR-QNBJ-2018-198）；昆明市科学技术局科技计划基金
（2019-1-G-25318000003480）；倪永浩院士工作站（2019IC002）
作者简介：刘云利（1994—），女，硕士生，E-mail：1250975271@qq.com。联系人：陕绍云（1978—），女，教授，E-mail：shansy411@
163.com；支云飞（1989—），男，讲师，E-mail：zyf891123@163.com。