近日，我所生物能源研究部生物能源化学品研究组（DNL0603组）周旭凯研究员等与爱丁堡大学Cher Hon Lau教授、大连工业大学祝悦博士合作，在共价有机框架材料（COFs）研究中取得新进展，提出了几何与电子协同对称破缺的通用分子设计策略，通过噻吩取代苯环构筑内建极化电场，优化了电荷分离与催化选择性，在纯水条件下实现了较高的光催化产过氧化氢（H2O2）性能。该合成路线环境友好、策略通用性强，可适配连续流反应装置，为太阳能高效制化学品提供了新的设计思路。
COFs凭借规整的共轭结构及可调的能带与孔道，成为光合成H2O2的热门候选材料之一。然而，常规COFs晶格对称性高、电荷呈中心对称分布，光生载流子缺乏定向迁移驱动力，复合损耗严重。传统引出缺陷破缺对称的方法易新增复合陷阱，难以在维持结晶度的同时优化电荷分离。
针对上述问题，本工作跳出传统改性思路，提出了COFs几何与电子协同对称破缺的通用分子设计方案。团队以噻吩取代苯环构筑内建极化电场，优化电荷分离与催化选择性，在纯水条件下实现了光催化高效产H2O2。该合成路线环境友好、策略通用性强，可适配连续流反应装置，为太阳能高效制化学品提供可靠设计思路。
相关研究成果以“Dual Breaking the Geometric and Electronic Symmetry of Covalent Organic Framework for Enhanced H2O2 Photosynthesis”为题，发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。该工作的第一作者是我所联合培养博士研究生薛强，相关工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。（文/图 周旭凯、薛强）
