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