Covalent Organic Frameworks Linked by Amine Bonding for Concerted Electrochemical Reduction of CO2

Abstract

Amine-linked covalent organic frameworks (COFs) were synthesized by the reduction of parent imine-linked COFs by crystal-to-crystal transformation. The excellent chemical stability of these COFs in combination with the presence of a large amount of amine functional groups led to a robust and molecularly defined interface at the silver metal surface as an electrode for the electrochemical reduction of CO 2. The concerted operation of COF and the metal surface resulted in high conversion efficiency and excellent selectivity against the reduction of water.

Covalent Organic Frameworks: Chemical Approaches to Designer Structures and Built‐In Functions

“…Post‐synthetic transformation can change one linkage into another one that is difficult to prepare directly . Oxidation of an imine‐linked COF using hydrogen perchloride transformed the imine linkage into an amide connection, whereas reduction of the imine linkage using NaBH 4 resulted in an amine‐linked COF (Figure ) . Imine‐linked COFs were transformed into thioazole‐ and oxazole‐linked COFs by post‐synthetic exchange reactions with 2,5‐diaminobenzene‐1,4‐dithiol hydrochloride and 1,5‐diaminohydroquinone monomers, respectively (Figure ) .…”

Artificial photosynthesis with metal and covalent organic frameworks (MOFs and COFs): challenges and prospects in fuel‐forming electrocatalysis

“…This work exemplifies the use of a MOF to provide discrete active sites for catalysis and the electrolyte to confer secondary sphere interactions that influence reactivity. MOF and COF structures can also be utilized towards reactive environment engineering: COFs with amine linkages were recently synthesized as a thin film on top of catalytically active silver electrodes for CO 2 RR (Liu et al ). The presence of the COF film increased the selectivity towards CO production by facilitating the formation of a carbamate intermediate.…”

Kovalente organische Gerüstverbindungen: chemische Ansätze für Designerstrukturen und integrierte Funktionen

“…Durch Postsynthese‐Transformation kann eine Verknüpfung in eine andere umgewandelt werden, die direkt nur schwer herstellbar wäre . Oxidation eines iminverknüpften COF mit Wasserstoffperoxid wandelt die Iminverknüpfung in eine Amidverknüpfung um, während Reduktion der Iminverknüpfung mit NaBH 4 ein aminverknüpftes COF ergibt (Abbildung ) . Iminverknüpfte COFs wurden durch Postsynthese‐Austauschreaktionen mit 2,5‐Diaminobenzol‐1,4‐dithiolhydrochlorid bzw.…”

“…Iminverknüpfte COFs können zu aminverknüpften COFs reduziert werden (Abbildung c). Das erhaltene COF‐300‐AR ist aktiv für die CO 2 ‐Reduktion, die über ein Carbamat‐Zwischenprodukt zwischen CO 2 und einer Aminogruppe verläuft, gefolgt von einer Elektronenübertragung von der Ag‐Elektrode, um CO mit einem FE‐Wert von 80 % zu liefern . Co‐CTF und Ni‐CTF (Abbildung d) wurden durch Integrieren von Metallspezies in die Gerüste für die CO 2 ‐Elektroreduktion entwickelt und erzielen FE‐Werte von 85 % bzw.…”