光催化水解制氢是解决能源和环境问题的一种重要途径，而如何有效地实现光催化水解制氢的关键在于光催化材料和体系的选择。共价三嗪骨架材料（CTF）作为全π共轭结构和富氮骨架的共价有机骨架（COFs）材料的一种，在光催化水解制氢领域表现出巨大的潜力，但是，到目前为止，大多数报道仍然仅聚焦于借助牺牲剂来促进水解制氢半反应的发生，使得这些研究缺乏实际应用意义。从应用的角度出发，无牺牲剂条件下利用CTF实现既能产氢又能产氧的光催化全解水是迫切需求，也是一个巨大的挑战。为了提高光催化性能，光催化剂的结晶度和亲水性被认为是关键因素，然而对CTFs材料亲水性强度调控并用于光催化制氢研究仍鲜有报道，因此，迫切需要进一步地深入研究。

图1. CTF实现光催化全水解示意图

（图片来源：Angew. Chem. Int . Ed.）

　　近期华中科技大学谭必恩教授课题组提出了一种高效合成高结晶度和优异亲水性CTF的新途径，首次在纯水中不使用牺牲剂的条件下实现光催化全解水。该研究采用对苯二胺和对苯二甲脒作为构建单元通过调控反应体系的碱性合成了高结晶度和优异亲水性的CTF材料（CTF-HUST-A1-tBuOK）。它的光催化水解产氢速率可达到9200 μmol g-1 h-1，明显优于其他方法合成的CTFs光催化剂。此外，以同时负载析氢和析氧双助催化剂的CTF-HUST-A1-tBuOK为催化体系，首次成功实现了无牺牲剂的条件下在纯水中实现光催化全解水，产氢速率和产氧速率分别可达25.4 μmol g-1 h-1和12.9 μmol g-1 h-1。利用时间分辨瞬态吸收光谱等多种光谱法探讨了其高效能的机理，并讨论了其结构与性能之间的关系。研究发现光催化析氢的高性能是来自于CTF-HUST-A1-tBuOK的高结晶度和优异的亲水性。这项工作丰富了制备结晶型CTFs的合成工具箱，也发展了CTFs在光催化制氢中的实际应用，为今后设计全解水催化剂提供了新思路。

图2. （a）可见光照射下CTF-HUSTA1-tBuOK光催化全解水随时间变化的曲线

（b）CTF-HUSTA1-tBuOK催化剂重复性实验

（图片来源：Angew. Chem. Int . Ed.）

原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.201914424

原文作者：

Siquan Zhang, Guang Cheng, Liping Guo, Ning Wang, Bien Tan*, Shangbin Jin*