开发多样性方法获得高结晶共价有机框架(COFs)以提高其电催化析氢反应(HER)活性非常重要,但也极具挑战性。本文首次展示了一种电化学驱动的重构策略,可将半聚合的低结晶COF转化为结构有序的高结晶COF,从而增强其HER反应活性。相关研究成果已发表在 Adv. Sci. 2025, 2501442。

详细的原位和非原位表征研究了不同CV (循环伏安法)循环下COF的结构演变,揭示了COF的结晶度随着CV循环次数的增加而增加,直至在1000 CV时达到稳定状态。COF提高的结晶性可以改善其导电性、增加活性位点数量并有利于稳定性,这些因素共同赋予其提高的HER性能。最终,在经过1000次CV循环活化后,电催化驱动的COF(ED-COF)在酸性介质中仅需103.6 mV与219.4 mV即可达到10和50 mA cm-2的电流密度,Tafel斜率也由初始的179.5 mV dec-1显著下降至70.3 mV dec-1,表现出更快速的反应动力学。更为重要的是,该材料在50 mA cm-2下持续工作1200小时后依然保持稳定电位,体现出出色的长期结构稳定性与电化学耐久性。此外,该策略对多种C=N键型COFs均表现出广泛适用性,包括苯并恶唑、苯并咪唑与β-酮烯胺等结构均实现了明显的结晶度提升与HER性能优化。这项工作不仅建立了一种构建高度结晶COF的新方法,还证明了电化学驱动结构调节在提高COF催化性能方面的多功能性。
