近日，我院兰亚乾教授团队在顶级综合期刊National Science Review《国家科学评论》上发表了最新研究进展（论文链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwad226），首次报道了水中绿色合成双功能酞菁-卟啉COFs并成功用于电催化CO₂还原耦合甲醇氧化。论文以“Green synthesis of bifunctional phthalocyanine-porphyrin COFs in water for efficient electrocatalytic CO₂ reduction coupled with methanol oxidation.”为题。张蜜副教授为第一作者，兰亚乾教授为通讯作者，我校为唯一完成单位。

在光电催化领域，金属酞菁与卟啉分子由于表现出多种催化活性而被广泛研究。然而，如何将金属酞菁与卟啉两种功能分子有效结合，实现两者功能的耦合而进一步用于串联催化反应是一个巨大挑战。已有报道将酞菁与卟啉分子进行共价偶联形成功能有机分子，但均不可避免使用有毒溶剂来进行合成反应。另一方面，在电催化能源转化中，电催化CO₂还原结合有机氧化是生产高附加值化学品和提高能源效率的一种有前途的策略。然而，由于缺乏合适的电催化剂，实现有效的氧化还原偶联反应仍然具有挑战性。为解决以上问题，此工作首次发展了在纯水相中的绿色水热合成法将金属酞菁与卟啉共价组装合成聚酰亚胺连接的共价有机框架材料NiPc-2HPor COF，并且通过进一步金属后修饰合成了氧化还原双功能NiPc-NiPor COF，为晶态双功能COFs异相催化剂的设计合成打开了新的视野。更重要的是，由于NiPc-NiPor COF的高导电性和明确定义的双活性位点，在双活性位点的协同作用下，所合成的酞菁-卟啉COFs实现了同时高效CO₂还原与甲醇氧化反应，且在低电压(2.1 V)下具有显著的长期稳定性。此外，原位红外实验证据和密度泛函理论(DFT)计算表明，ECR过程主要在NiPor的辅助下在NiPc单元上进行，而MOR更倾向于NiPor与NiPc的结合。NiPc-NiPor COF的两个单元协同促进耦合氧化还原反应。这一工作首次实现了绿色化学合成耦合多相催化的双功能COFs的合理设计，为晶体材料多功能催化剂开辟了新的视野。

图1. 聚酰亚胺连接的金属酞菁-卟啉基COFs用于CO₂还原与甲醇氧化反应

National Science Review（国家科学评论，NSR）创刊于2014年，是由中国科学院主管、科学出版社主办的综合性英文学术期刊，致力于全方位、多角度报道中外自然科学各领域的重要成就。该杂志涵盖了自然科学的所有领域，包括物理和数学、化学、生命科学、地球科学、材料科学和信息科学。基于科睿唯安2023年度发布的期刊引证报告（Journal Citation Reports，JCR），NSR 的最新影响因子为20.6，位列全球多学科综合类期刊的第4名（5%，Q1），位于中科院分区综合性期刊1区。