利用软硬酸碱理论为指导，以1,3,6,8-四(吡啶-4-基)芘(TTPy)为配体，二价锌为金属盐，通过调节酸的种类，实现了一维链状结构到三维锌-有机骨架的合成。其中，获得的三维Zn-TTPy具有良好的光吸收特性和优异的耐碱性。该材料在TEOA溶液中可以保持结晶状态，甚至在5 M NaOH水溶液中能保持稳定。光催化研究表明，将三维Zn-TTPy用于光催化水产氢，氢气的析出速率达到315 µmol-1·g-1·h-1。
2023年07月，Journal of Materials Chemistry A杂志在线发表了南开大学赵斌教授团队在MOFs光催化水分解产氢领域的最新研究成果。该工作报道了一例由1,3,6,8-四(吡啶-4-基)芘构建的可耐强碱的MOF结构，在可见光下可以高效稳定的光催化水分解产氢。论文第一作者为：杨国利，论文共同通讯作者为：侯胜利，赵斌。
随着化石燃料的过度消耗，能源问题的日益严峻，寻找新的绿色能源已经成为研究的热点；其中，氢气具有热值高，燃烧产物绿色无污染，成为新型能源的研究目标之一。而太阳能是一种取之不尽用之不竭的能源，利用太阳能进行光催化分解水制氢被认为是缓解环境和能源危机的有效策略之一。因此，构建一种能高效的光催化分解水的催化剂具有重要意义。在诸多催化剂中，金属有机骨架(metal-organic frameworks)化合物作为一类晶态多孔材料，因其结构的多样性和可调性而受到广泛关注，成为光催化剂的理想候选者之一。
研究人员首先合成了一种具有优异的光吸收能力的芘类大共轭配体1,3,6,8-四(吡啶-4-基)芘(TTPy)。合成路径如Scheme 1.所示。
利用合成的配体，通过溶剂热法合成了一例一维的配合物（2）。随后，通过改变酸调节剂为硝酸，实现了三维框架材料Zn-TTPy的合成（1）， 该三维MOF具有25.5%的孔隙率，其结构如图二所示。
稳定性测试表明，所得到的三维锌MOF具有优异的碱稳定性，可以稳定存在于5M NaOH水溶液中。紫外可见漫反射光谱测试表明，该三维材料的光吸收边缘可以达到600 nm，带隙为2.21 eV，如图二所示。
光催化实验表明，在不添加光敏剂的情况下，在35 h的长时间反应中，Zn-TTPy的产氢速率为315 µmol-1·g-1·h-1，而一维链状结构没有光催化活性 （图三）。
机理研究表明，Zn-TTPy具有较好的光催化活性，归因于其高的碱稳定性、吸光能力、良好的光电流响应以及合适的带隙和能级。此外，三维框架中配体TTPy间的π-π堆积相互作用也促进光催化效率。
理论计算证明，三维锌基MOF的带隙宽度为2.33 eV，和实验值相吻合。此外，三维结构的锌基MOF结构相比于一维结构，其具有更小功函数，态密度结果表明锌和草酸配位的链状节点和铋基配体对MOF的光吸收都有促进作用。
作者通过Suzuki偶联反应，合成了一种芘基配体，1,3,6,8-四(吡啶-4-基)芘(TTPy)。以锌为金属盐，通过控制酸调节剂的种类，实现了一维链状结构到三维锌-有机骨架的合成。其中，获得的三维Zn-TTPy具有良好的光吸收特性和优异的耐碱性。该材料在TEOA溶液中可以保持结晶状态，甚至在5 M NaOH水溶液中能保持稳定。光催化研究表明，该三维Zn-TTPy在可见光下反应，其催化分解水产生氢气的析出速率可以达到315 µmol-1·g-1·h-1。
Guo-Li Yang, Yao Xie, Zhuo-Hao Jiao, Jian Zhao, Sheng-Li Hou, Ying Shia, Jie Han, and Bin Zhao.
Strong-Alkali Resistant Zinc-Organic Framework with 1,3,6,8-tetra(pyridin-4-yl)pyrene for Efficiently Photocatalytic Hydrogen Evolution.
Journal of Materials Chemistry A 2023, 11, 16255.
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/TA/D3TA02520A
