동족 헤테로폴리아로마틱 COF를 이용한 광촉매 수소 과산화물 생산 및 유기산화 반응

광촉매 수소 과산화물(H₂O₂) 생산은 가혹한 조건에서도 작동하는 견고한 촉매 개발이 필수적이나, 이는 여전히 큰 도전 과제로 남아있습니다. 본 연구에서는 티아졸 기반의 동족 헤테로폴리아로마틱 공유 유기 골격체(COF)인 TTT-COF를 후-고리화 반응을 통해 합성하여 광촉매 H₂O₂ 생산 및 C(sp³)-H 결합의 호기성 산화에 적용했습니다. 연구 결과, 황(S) 헤테로원자가 도입된 TTT-COF는 높은 화학적 안정성, 연속적인 π-공액, 효율적인 전자 및 에너지 전달, 그리고 향상된 전자 주개-받개(D-A) 구조 및 전하 분리 능력을 보였습니다. 이러한 특성들은 촉매의 고유한 광촉매 활성과 안정성을 크게 향상시켰습니다. 특히, TTT-COF는 10% 벤질 알코올을 희생제로 사용했을 때 29.9 mmol g⁻¹ h⁻¹의 높은 광합성 H₂O₂ 생산 속도를 달성했으며, 200시간 이상의 장기 안정성을 유지했습니다. 또한, 에틸벤젠 유도체 산화 반응에서도 뛰어난 반응성을 나타냈습니다. 이 전략은 맞춤형 특성을 지닌 COF 재료의 대규모 생산을 위한 유망한 경로를 제시하며, 광촉매 분야를 넘어 다양한 응용 분야에 활용될 잠재력을 가지고 있습니다.