基态电荷转移在提高D-A型共价有机框架（COFs）的光催化性能中起着至关重要的作用，但目前关于通过基态电荷转移调节COFs基光催化剂光催化性能的研究还非常有限。
2025年3月12日，华南农业大学李鑫、韶关学院岳强、湖北文理学院梁桂杰、郑州大学张鹏在国际顶级期刊Nature Communications上发表了题为《Ground-state charge transfer in single-molecule junctions covalent organic frameworks for boosting photocatalytic hydrogen evolution》的研究论文。
在本文中，作者展示了通过一种独特的共价键合方法形成极其强烈的基态电荷转移。将三维（3D）堆叠的基于COF的S型异质结（FOOCOF-PDIU）转变为共面的单分子结（FOOCOF-PDI）。
与传统的随机堆叠异质结和单独的COFs相比，这种共平面单分子结结构展现出更强的基态电荷转移。基态电荷转移诱导了电荷重新分布和偶极矩的形成，从而增强了单分子结中内建电场的强度。
这种增强的内置电场促进了激子解离和电荷分离，提高了光催化效率。因此，获得了具有宽光吸收的稳定分子修饰的COF，其析氢速率可达265 mmol g-1 h-1。
该工作为基于基态电荷转移效应的COFs光催化机制的开发开辟了新的途径。
图1：COF光催化剂的合成示意图
图2：基于COF的光催化剂表征
图3：光催化性能与光物理特性研究
Shen, R., Huang, C., Hao, L. et al. Ground-state charge transfer in single-molecule junctions covalent organic frameworks for boosting photocatalytic hydrogen evolution. Nat. Commun., (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-57662-4.