Ketazine‐verknüpftes kovalentes organisches Gerüst für metallfreie elektrokatalytische Umwandlung von Nitrat zu Ammoniak

ZUSAMMENFASSUNG Die elektrokatalytische Nitratreduktionsreaktion (NO 3 RR) ermöglicht eine nachhaltige Nitratremediation und simultane Ammoniaksynthese als Alternative zum energieintensiven Haber‐Bosch‐Prozess. In letzter Zeit haben kovalente organische Gerüste (COFs) als NO 3 RR Plattform aufgrund ihrer intrinsischen Porosität und strukturellen Anpassungsfähigkeit Aufmerksamkeit erregt, die eine aktive Standortgestaltung ermöglichen. Derzeit basieren die COF‐basierten Systeme jedoch größtenteils auf metallischen aktiven Standorten, wodurch ihre Nachhaltigkeit beeinträchtigt wird und die katalytische Aktivität des Gerüsts verschleiert wird. Hier stellen wir ein metallfreies COF vor, das hochaktiv für NO 3 RR ist. Der Elektrokatalysator ist ein fluoriertes ketazine‐verknüpftes COF (F‐Ketazine COF), das elektronenanziehende Fluoratome enthält, die π–π Stapelinteraktionen verstärken und die effiziente Verknüpfungsbildung fördern. Synthesisiert durch eine schnelle solvothermale Reaktion zeigt das F‐Ketazine COF überlegene Kristallinität und verbesserte elektrokatalytische Aktivität im Vergleich zu seinem nicht-fluorierten Analogon (n‐Ketazine COF). Unter neutralen pH-Bedingungen erreichte das F‐Ketazine COF eine faradaische Effizienz von 59,9 % für NH 3 und eine NH 3 Ertragsrate von 1639,9 µmol h −1 mg COF −1 bei −0,9 V gegen RHE. Nach unserem besten Wissen ist dies das erste Beispiel eines ketazine‐verknüpften COF, das in der Elektrokatalyse angewendet wird, und das erste metallfreie COF für NO 3 RR. Diese Arbeit zeigt das Potenzial fluorierter Ketazin-Verknüpfungen bei der Entwicklung nachhaltiger und effizienter COF-basierter Elektrokatalysatoren auf.