Page 56 - 《精细化工》2021年第1期

·46· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

2 亚胺 COFs 在电催化领域的应用 境问题，减少 CO 2 排放是目前亟待解决的问题之一。
电催化 CO 2 还原反应既可减少 CO 2 的排放，又可得
亚胺 COFs 作为电催化剂结合了均相和非均相 到高附加值燃料，为解决由 CO 2 造成的环境问题提
电催化剂的优点，具有较低成本、高活性、高选择 供了一种新的思路 [18-19] 。CO 2 超高的热力学稳定性
性和优异的循环利用率。此外，通过后处理亚胺 导致电催化 CO 2 还原反应具有高的过电位和较差的
COFs（如杂原子掺入、结构单元金属化以及炭化等 选择性，这是其实际应用的主要障碍 [20] 。因此，要
方式）来合成各种功能性纳米结构衍生物，其同样 实现 CO 2 还原工业化生产，电催化剂既需要优异的
具备亚胺 COFs 的高表面积和有序的孔道结构，这 CO 2 还原性能，又需要对还原产物具有高选择性。
有利于电子的转移和传输。这种具有精确控制通道/ 研究者们就 CO 2 还原反应电催化剂的开发进行了大
掺杂剂位置和高度有序网络结构的纳米结构材料可 量的探索研究，也取得了许多进展。
显著提高电催化性能 [12] 。对亚胺 COFs 可作为电催 WANG 等 [21] 以 2,5-二羟基对苯二甲醛（DHTA）、
化剂催化 CO 2 还原、氧气析出、析氢反应、氧还原 TPA 分别与 5,10,15,20-四(对-四苯基氨基)卟啉
等反应，下面进行详细介绍，旨在为以后的研究工 （H 2 P）为原料，邻二氯苯（DCB）、1-丁醇（B）和
作提供参考与借鉴。 浓度为 6 mol/L 乙酸（AcOH）水溶液为溶剂合成了
2.1 CO 2 还原反应 [OH]-H 2 P-COF 和 H 2 P-COF，然后将其在 CuSO 4 溶
近年来，化石燃料的大量使用使得大气环境中 液中电沉积得到 Cu@卟啉-COFs 纳米棒材料，见
CO 2 浓度急剧上升，并引发一系列如温室效应等环 图 3。

图 3 Cu@卟啉-COFs 纳米棒的制备过程示意图 [21]
Fig. 3 Schematic diagram of the preparation processes of Cu@porphyrin-COFs nano-rods [21]

该材料在电催化条件下展示出良好的 CO 2 还原 催化活性的原因在于：（1）—OH 的存在有助于稳
活性，并得到了一系列高附加值的 C 1 ~C 3 化合物， 定 COFs 结构，同时 CO 2 与 COFs 中的—OH 形成分
如甲醇、乙醇和丙酮等，总碳基产品的反应速率高 子间氢键，有助于 CO 2 的活化；（2）Cu 晶体在含有
达 5352 μmol/(h·g)。研究表明，该 COFs 具有较高 —OH 的 COFs 上生长得更均匀、更致密，可以捕获