共價(jià)三嗪骨架（CTFs）具有芳香族三嗪鍵，是共價(jià)有機(jī)骨架（COFs）的一個(gè)子類。CTFs是通過(guò)共價(jià)連接輕元素（C、N和H）構(gòu)建而成，而這些輕元素具有高孔隙率、高氮含量和良好的熱/化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，因此CTFs在氣體分離和儲(chǔ)存、光/電/熱催化等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。研究發(fā)現(xiàn)，晶體CTFs具有2D擴(kuò)展共軛結(jié)構(gòu)，有利于光催化析氫反應(yīng)（HER）。大多數(shù)已報(bào)道的水分解系統(tǒng)都是使用懸浮CTFs，其存在量小、難以回收的缺點(diǎn)。

但薄膜型光催化劑具有以下固有優(yōu)勢(shì)：1）光散射小、光吸收增強(qiáng)、產(chǎn)生更多載流子，具有更好的光催化性能；2）易于回收和擴(kuò)展，其可以很容易地集成到固定化光催化系統(tǒng)中。然而，目前關(guān)于CTFs基薄膜制備的報(bào)道很少，而且都是采用超強(qiáng)酸催化法制備的。同時(shí)，很難控制薄膜的厚度、橫向尺寸和結(jié)晶度，因此在溫和的反應(yīng)條件下制備橫向尺寸大、厚度可控的CTFs薄膜仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。總之，目前CTFs的發(fā)展面臨三大挑戰(zhàn)：（1）溫和高效的合成方法，影響結(jié)果材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)；（2）結(jié)晶度，限制了電荷轉(zhuǎn)移和光催化性能；（3）可加工性，限制了它們的實(shí)際應(yīng)用。

在2021年11月15日，華中科技大學(xué)譚必恩教授（通訊作者）等人報(bào)道了一種實(shí)用且有效的方法，即通過(guò)脂肪胺輔助界面聚合制備了具有大橫向尺寸和可控厚度的自支撐半結(jié)晶CTFs薄膜。在這種情況下，可溶于二甲基亞砜（DMSO）的醛單體通過(guò)與正己胺反應(yīng)轉(zhuǎn)化為不溶于二甲基亞砜的亞胺前體。亞胺前體可以擴(kuò)散到DMSO表面，引導(dǎo)醛單體的初始排列，同時(shí)生成DMSO/空氣界面。這樣，聚合反應(yīng)被限制在界面上，而不是均相反應(yīng)。通過(guò)高分辨率透射電子顯微鏡（HR-TEM）、粉末X射線衍射（PXRD）、掠入射廣角X射線散射（GIWAXS）和小角X射線散射（SAXS）分析探討了半晶體結(jié)構(gòu)。

該CTFs薄膜的橫向尺寸高達(dá)250 cm²，平均厚度可在30-500 nm之間調(diào)整，因此其可以很容易地作為固定化光催化劑負(fù)載在載體上。因此，作者利用加載在玻璃上的CTFs薄膜來(lái)測(cè)試光催化析氫反應(yīng)（HER）性能。在可見(jiàn)光照射下，含鉑納米顆粒（Pt NPs）的固定化光催化劑的HER速率為5.4 mmol h^-1 m^-2（約為10.2 mmol h^-1 g^-1）。該工作強(qiáng)調(diào)了基于有機(jī)溶劑/空氣界面聚合的自支撐、半結(jié)晶和大尺寸CTFs薄膜的控制合成，并為制備固定化光催化劑提供了合理的途徑，促進(jìn)了CTFs和COFs薄膜的發(fā)展。

綜上所述，作者通過(guò)脂肪胺輔助界面聚合成功合成了自支撐、半結(jié)晶、大面積CTFs薄膜。通過(guò)調(diào)整單體的濃度，厚度可以很容易地在30-500 nm之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。共軛網(wǎng)絡(luò)和大的橫向尺寸提供了一個(gè)很好的模型來(lái)研究它們作為固定化光催化劑的光催化HER性能。作者發(fā)現(xiàn)在存在助催化劑（Pt NPs）的可見(jiàn)光照射下，其HER速率高達(dá)5.4 mmol h^-1 m^-2（約為10.2 mmol h^-1 g^-1）。

作者認(rèn)為所提出的空氣/有機(jī)溶劑界面聚合策略為制備固定化光催化劑提供了一種合理的方法，并且還可以解決先前報(bào)道的界面策略中單體溶解度不足的缺點(diǎn)。此外，該策略還為克服CTFs薄膜的可加工性提供了重大進(jìn)展。因此，這些發(fā)現(xiàn)為CTFs和COFs薄膜的形成提供了重大發(fā)展，因?yàn)樗鼈冇锌赡芗傻轿磥?lái)用于光電、傳感、分離和能源技術(shù)應(yīng)用的器件中。

Immobilized covalent triazine frameworks films as effective photocatalysts for hydrogen evolution reaction.Nature Communications, 2021, DOI: 10.1038/s41467-021-26817-4.