The Power of Catalytic Centers and Ascorbate in Boosting the Photocatalytic Hydrogen Evolution Performance of TpDTz 2D-COF
Reyes Mesa, David (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Química)
Sarró Grane, Pau (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Química)
Freixanet Gustà, Muriel (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Jiménez-Solano, Alberto (Universidad de Córdoba. Departamento de Física)
Das, Saunak (Max Planck Institute for Solid State Research)
Biswal, Bishnu P. (Training School Complex. Homi Bhaba National Institute (India))
Vignolo-González, Hugo A. (Max Planck Institute for Solid State Research)
Velasco-Garcia, Laura (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Química)
Llobet Dalmases, Antoni (Institut Català d'Investigació Química)
Bastús, Neus G. (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Puntes, Víctor (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Vallribera Massó, Adelina (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Química)
Pleixats i Rovira, Roser (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Química)
Granados Toda, Albert (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Química)
Lotsch, B.V. (University of Munich. Department of Chemistry)
Gimbert-Suriñach, Carolina (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Química)

Data:	2026
Resum:	The photocatalytic hydrogen evolution activity of a model 2D covalent organic framework (TpDTz) containing a thiazolo[5,4-d]thiazole (DTz) electron acceptor and triformylphloroglucinol (Tp) electron donor groups is enhanced by combining it with well-defined catalytic centers and suitable sacrificial electron donors. Platinum nanoparticles (PtNPs) with an average diameter of 2. 7 ± 0. 4 nm achieve rates up to 106 000 μmol H g h (5% Pt w/w). The best system requires the use of ascorbic acid/ascorbate buffer, which has been demonstrated to enhance the photoluminescence of TpDTz by forming aggregates while efficiently extracting charges from the excited TpDTz (TpDTz*). The productive charge extraction by the PtNPs from TpDTz* is also supported by steady state and time-resolved photoluminescence studies. All these factors combined with the high catalytic activity of PtNPs catalytic centers lead to the high performance of the overall system. In addition, a noble metal-free molecular catalyst based on a tetraazamacrocyclic cobalt complex has been identified as a good alternative catalyst candidate, efficiently quenching TpDTz photoluminescence. Under optimal conditions, the cobalt-based system achieves catalytic rates of 10 400 μmol H g h (1% Co w/w) which is only three times slower than the noble metal-based PtNPs system (1% Pt w/w, 28 300 μmol H g h). By using controlled catalytic centers, it was possible to identify the factors limiting the hydrogen evolution photocatalytic activity of TpDTz allowing one to minimize undesired pathways and enhancing its performance by 2 orders of magnitude.
Ajuts:	Agencia Estatal de Investigación PID2021-128496OB-I00 Agencia Estatal de Investigación PID2021-124916NB-I00 Agencia Estatal de Investigación PID2023-148967OB-C21 Ministerio de Ciencia e Innovación RED2022-134287-T Generalitat de Catalunya 2021/SGR-00064 Generalitat de Catalunya 2021/SGR-00878 Generalitat de Catalunya 2023/CLIMA-00036 Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades CEX2024-001469-S Agencia Estatal de Investigación PID2022-140143OB-I00
Nota:	Altres ajuts: acords transformatius de la UAB
Drets:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió publicada
Matèria:	American Chemical Society ; Catalytic centre ; Covalent organic frameworks ; Donor groups ; Electron donors ; Electron-acceptor ; Performance ; Photocatalytic hydrogen evolution ; Platinum nanoparticles ; Power
Publicat a:	Journal of the American Chemical Society, Vol. 148, Num. 1 (December 2026) , p. 1316-1328, ISSN 1520-5126

DOI: 10.1021/jacs.5c17806

13 p, 6.7 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències > Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats