11月15日，《Nature Communications》在線刊發了我院譚必恩教授研究團隊最新研究成果“固載型共價三嗪框架薄膜高效光催化水分解產氫”(Immobilized Covalent Triazine Frameworks Films as Effective Photocatalysts for Hydrogen Evolution Reaction, Nature Communications. 2021, DOI: 10.1038/s41467-021-26817-4)。該文闡述了譚必恩教授團隊在共價三嗪框架薄膜制備方面的最新研究進展：采用脂肪胺介導的界面聚合法制備自支撐、透明、柔性、厚度和橫向尺寸可調的半結晶共價三嗪框架薄膜，從而實現了固載的有機半導體薄膜光催化系統的構建，有望成為發展實際有效的光催化系統的關鍵手段。
光催化水分解產氫是一種理想的太陽能利用手段，共價三嗪框架材料具有較好的可見光吸收能力，高的結構共面性，豐富的氮含量及高穩定性，已經被證明是優秀的聚合物基光催化材料。然而，以往報導的共價三嗪框架材料都是粉末狀態，對應的粉末懸浮光催化系統存在催化劑回收和規模化困難等問題。此外，以往報導的合成方法得到的不熔、不溶的粉末,難以加工，極大的限制了其器件化和實際應用。
圖1：脂肪胺介導的共價三嗪框架薄膜制備策略示意圖
譚必恩研究團隊以醛類化合物與脂肪胺形成的席夫堿中間體為前驅體，利用該前驅體在DMSO表面自組裝形成的氣液界面限域聚合反應，實現了厚度（30 nm-500nm）和橫向尺寸可控的共價三嗪框架薄膜的制備。其中薄膜的橫向尺寸可達18cm，約250 cm2。進一步的，將該薄膜固載在玻璃表面，實現了固載平板型光催化劑的制備。該工作為共價三嗪框架及共價有機框架材料的薄膜制備及器件化提供了一種新的思路。
圖2 共價三嗪框架薄膜的光學照片及微觀形貌表征
華中科技大學為論文的唯一完成單位，譚必恩教授是論文的通訊作者，論文第一作者是化學與化工學院博士生胡勛亮，論文共同作者還包括化學與化工學院碩士生詹禛，上海同步輻射光源的張建橋博士以及巴基斯坦拉合爾管理科學大學Irshad Hussain教授等。該研究工作得到了國家重點研發計劃(2018YFE0117300), 國家自然科學基金項目(22161142005, 21975086) 和湖北省自然科學基金重點項目（2019CFA008）資助。
