氢气(H2)是一种清洁的无碳燃料，具有高重量能量密度，是不可再生化石资源的有吸引力的替代品。半导体上的光催化水分解提供了一种有前途的经济且环保的途径，将无限的太阳能转化为H2。

光驱动的析氢反应(HER)涉及光捕获、电荷分离和传输以及表面质子还原。缓慢的多电子界面质子还原通常在几毫秒或更长时间内发生，而光激发态通常在几皮秒内通过辐射或辐照复合弛豫并返回到基态。形成丰富的长寿命电子并及时传输到质子还原反应位点被认为是HER的关键问题，但仍然是设计光催化剂的挑战。

近日，南京工业大学周宇教授和王军教授领导的研究小组报道了通过微波辅助溶剂热途径从一种不寻常的苯并咪唑单体构建高活性共价有机骨架(COF)。研究结果发表在《催化学报》上。

助催化剂通常参与HER以加速电子到质子的转移。COF提供了多种亲和力来调节和稳定助催化剂并最大限度地提高其效率，特别是对于Pt单原子等贵金属助催化剂。预指定、后修饰以及与其他材料混合等策略已被用于开发基于COF的HER光催化剂。

然而，COF的功能强烈依赖于构建模块，因此通过单体指定进行的合成和结构调节至关重要。尽管COF通常是由高度对称和刚性的结构单元合成的，但不对称单体的使用可以极大地丰富COF的种类、理化性质和功能。尽管如此，晶体的各向同性和不对称结构单元的各向异性之间的内在不匹配给合成带来了挑战。虽然含有不对称单体的COF已在气体吸附和燃料电池领域得到应用，但尚未在光催化和金属负载催化剂，特别是单原子催化剂领域得到应用。

以单原子Pt位点作为助催化剂，苯并咪唑基COF在可见光照射下表现出高达115mmolg-1h-1的HER速率和4475.1h-1的周转频率。上述性能依赖于苯并咪唑部分和COF骨架的共同作用，一方面稳定了光生电子，延长了电子寿命;另一方面，提供了强烈的主客体相互作用，导致单原子Pt位点的产生，并加速电子转移到Pt活性位点以进行质子还原。

这项工作展示了构建HER过程的电子稳定和界面电荷转移途径的视角，这可以通过使用结构和功能多样化的不对称构建块进行基于COF的有机半导体的分子水平设计来实现。

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