摘要：在过去十年中，共价有机框架（COFs）被开发为光催化能量转换的光敏剂。然而，COF基光催化剂尚未展示出捕获近红外光（760 nm以上，约占太阳光谱的53%）进行燃料或化学转换的能力。

在过去十年中，共价有机框架（COFs）被开发为光催化能量转换的光敏剂。然而，COF基光催化剂尚未展示出捕获近红外光（760 nm以上，约占太阳光谱的53%）进行燃料或化学转换的能力。

2025年2月10日，德国马克斯·普朗克研究所Bettina V. Lotsch、华南理工大学姚亮在国际顶级期刊Nature Synthesis发表题为《Cyclopalladation of a covalent organic framework for near-infrared-light-driven photocatalytic hydrogen peroxide production》的研究论文，Andrés Rodríguez-Camargo为论文第一作者，ettina V. Lotsch、姚亮为论文共同通讯作者。

姚亮，华南理工大学教授。2010年、2015年在吉林大学获得学士和博士学位，2015-2019年在瑞士洛桑联邦理工从事博士后研究，合作导师为Kevin Sivula教授；2019-2023年在德国马克思普朗克固体研究所从事科学研究，合作导师为Bettina Lotsch教授；2023年加入华南理工大学任教授。

姚亮教授的主要研究领域为有机分子电催化剂的设计合成与在能源转化领域中的应用，目前已发表SCI收录高质量科研论文多篇，被引超过6000次。

在本文中，作者介绍了一种后合成官能化策略，即通过将钯环直接整合到COF中，从而将基于偶氮苯的COF的光吸收扩展到近红外区域。

这种方法实现了均匀、原子级分布的钯功能化，负载量高达12 wt%，且没有明显形成钯纳米颗粒。环钯化的COF，即TpAzo-CPd，被用作在810 nm光照下光催化产生过氧化氢的催化剂。

本研究展示了COFs在近红外光催化的应用，并为钯单点COF催化剂用于多种化学转化打开了大门。

图1：TpAzo COF的环钯化示意图

图2：TpAzo、TpAzo-Pd和TpAzo-CPd的结构表征

图3：环钯化对COF光学性质的影响

图4：TpAzo-CPd中钯的配位环境分析

图5：TpAzo-CPd中孤立钯原子的表征

图6：近红外光驱动的光催化过氧化氢生产

综上，本文介绍了一种通过后合成官能化策略将钯环（palladacycle）直接整合到共价有机框架（COF）中的方法，扩展了基于偶氮苯的COF在近红外光区的光吸收能力，并实现了近红外光驱动的光催化过氧化氢生产。

该研究不仅扩展了COF在近红外光区的光吸收能力，还为设计新型近红外光响应的光催化材料提供了新的思路和方法。通过环钯化策略，成功实现了COF在近红外光驱动下的光催化反应，为利用太阳能进行化学转化提供了新的可能性。

这种近红外光响应的COF材料在多个领域具有广阔的应用前景，包括太阳能燃料生产、环境修复（如污染物降解）、以及生物医学领域（如光动力治疗）。特别是在光动力治疗中，近红外光的深层组织穿透能力使其成为一种理想的光催化材料，有望在癌症治疗等领域发挥重要作用。

此外，该研究还为开发其他基于COF的多功能材料提供了新的合成策略，推动了COF在能源和环境领域的进一步应用。

Rodríguez-Camargo, A., Terban, M.W., Paetsch, M. et al. Cyclopalladation of a covalent organic framework for near-infrared-light-driven photocatalytic hydrogen peroxide production. Nat. Synth. (2025). https://doi.org/10.1038/s44160-024-00731-1.

来源：华算科技