二氧化碳的吸附与存储是实现碳中和的有效方式之一，然而吸附剂的循环再生存在高能耗的问题，例如需要高真空或者高温度条件。通过引入光响应基团来控制气体的捕获和释放的方法能够实现吸附剂的低能耗循环（LISA），该方法简单易行，可在光照的作用下实现二氧化碳释放从而达到吸附剂再生利用的效果。此方法已广泛应用于金属有机框架（MOFs），然而MOFs较低的化学稳定性限制了其实际应用，因此需要开发结构稳定的光响应材料。共价三嗪骨架（CTFs），由于其高表面积，优异的热稳定性，化学稳定性和结构可调性，在光响应下的二氧化碳的捕获和释放的材料的制备方面具有很大的潜力。
图1. 光诱导可切换共价三嗪框架的合成策略 基于此，英国贝尔法斯特女王大学吴春飞教授课题组，联合华中科技大学谭必恩教授和中国科学院大连化学物理研究所穆骏驹博士等人报道了一类基于高稳定性共价三嗪框架的光致可变吸附二氧化碳材料，在光响应的有机多孔聚合物设计上取得了突破性进展。如图1所示，作者设计了一系列偶氮醛单体，通过温和条件下的醛脒缩聚反应，制备了一些列含偶氮官能团的共价三嗪骨架有机聚合物。这些光响应的共价三嗪骨架聚合物的热稳定性可以达到300 ℃。 图2. 共价三嗪框架紫外照射前后CO2吸附量变化 如图2所示，在365 nm紫外照射前后，PCTFs材料的紫外吸收及二氧化碳吸附量均显示出明显变化，表明了材料的光响应的二氧化碳吸附特性。通过降低光致异构偶氮苯基团附近的位阻或者提高偶氮苯基团的含量，光响应二氧化碳吸附变化的效率皆可得以提高。其中PCTF2光照后显示出最高的变化量为10%，此现象可以稳定重复三次，并在增加照射时间为10 h时达到18%。 图3. 在紫外光和加热的作用下，偶氮苯基团在PCTF2的孔道内发生光致异构化，从而引发CO2的捕获和释放 如图3所示，通过紫外光照和后续高温加热可以实现PCTF2吸附材料的再生，并且能在3个循环内保持稳定。作者也测定了光照前后共价三嗪骨架PCTFs材料的孔径分布，结果表明光照后材料的孔体积减小，证明了吸附量的变化是由偶氮苯光致顺反异构引起。这一系列PCTFs材料是光致异构共价三嗪骨架有机聚合物在低能耗二氧化碳吸附和释放的首次报道，为高稳定性的光响应吸附剂材料在低能耗再生方向上的设计提供了新的思路。 论文信息 Light Triggered Pore Size Tuning in Photoswitching Covalent Triazine Frameworks for Low Energy CO2 Capture Qi Huang, Zhen Zhan, Ruixue Sun, Junju Mu, Bien Tan, Chunfei Wu Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202305500
