在中国科学院战略性先导科技专项（B类）和国家自然科学基金委的支持下，中科院化学研究所有机固体重点实验室刘云圻课题组的科研人员开展了二维有机框架薄膜材料的可控组装及规模化制备研究，并取得系列进展（Angew.Chem.Int.Ed.2021,60,2887；Adv.Mater.2021,33,2007741；Angew.Chem.Int.Ed.2021,60,17440）。

 

　　最近，该课题组科研人员提出了近平衡液相生长法，在相对温和的反应条件下，通过2,7-二-叔丁基芘-4,5,9,10-四酮(t-BPT)，芘-4,5,9,10-四酮（PT）与2,3,6,7,10,11-六氨基三苯六盐酸盐（TPHA）之间的自发反应，制备出结构稳定的高共轭的二维共价有机框架材料BPT-COF和PT-COF（如图）。该方法避免了高温、高压、封管等苛刻条件，是低成本、高效制备吡嗪连接的COF的有效途径。在此基础上，科研人员通过原位生长和真空过滤成膜方法，进一步组装了厚度可控的二维共价有机框架/石墨烯复合薄膜材料，并将其应用于析氢反应。该复合薄膜具有大量活性位点和优异的电学性质，展现出高效的催化活性，在10 mA cm-2的电流密度下，过电位仅为45 mV，高于目前报道的非金属催化剂性能，并接近20%含量的商用Pt/C性能。此外，科研人员通过理论建模解释了高效HER催化活性的内在机理。