Ce sont surtout de bons photocatalyseurs pour la production d'hydrogène par scission de l'eau avec l'énergie solaire :charpentes organiques covalentes à base de triazines. Pour cette application, les cadres doivent être dans une belle forme cristalline régulière. Dans la revue Angewandte Chemie , les scientifiques ont maintenant introduit une méthode simple pour synthétiser des structures triazine covalentes cristallines.

Les triazines sont constituées de cycles hétéroaromatiques contenant trois atomes de carbone et trois atomes d'azote. Les cadres polymères à base de triazine sont fabriqués par polycondensation de deux types de monomères, à savoir, des systèmes de noyaux aromatiques avec deux groupes aldéhyde et des noyaux aromatiques avec deux groupes contenant des amines. Ces groupes terminaux réagissent les uns avec les autres pour former des cycles triazine et connecter les monomères en couches bidimensionnelles en forme de bande. Dans le cristal, les couches de polymère sont empilées avec précision de sorte que les "bandes" forment des canaux traversant tout l'échafaudage polymère.

Les charpentes triazines sont malheureusement difficiles à obtenir sous forme de cristaux car les doubles liaisons carbone-azote formées lors de la polycondensation sont très fortes. Plus les liens au sein des cadres sont forts, plus il est difficile de cristalliser de tels composés. Le processus de cristallisation habituel est une réaction d'équilibre dans laquelle des liaisons se forment puis se dissolvent, permettant à de plus gros cristaux de se former au détriment de plus petits. Les liens forts ne se cassent pas facilement, de sorte que de nombreux petits cristaux restent intacts et s'agglutinent en une poudre amorphe.

Des chercheurs de l'Université des sciences et technologies de Huazhong (Wuhan, Chine), Université normale de Luoyang (Luoyang, Chine), et l'Université de Liverpool (Royaume-Uni) ont maintenant introduit une nouvelle stratégie pour obtenir des cadres de triazine hautement cristallins. Au lieu d'une réaction d'équilibre, ils ont utilisé un "système ouvert", où l'un des deux monomères est ajouté au système très lentement. Ceci est possible parce que des aldéhydes peuvent être formés pendant la réaction (in situ) par l'oxydation d'alcools, une réaction dont la vitesse peut être facilement et sûrement contrôlée par contrôle de la température. De cette façon, seuls très peu de noyaux de cristallisation se forment initialement, qui se transforment en cristaux plus gros et de haute qualité au fur et à mesure que la réaction se poursuit.

A partir de différents alcools, l'équipe dirigée par Bien Tan et Shangbin Jin a pu produire une série de cadres de triazine covalents et cristallins. Les cristaux ont démontré une stabilité thermique plus élevée que les charpentes de triazine plus petites ou non cristallines. Plus important encore, cependant, leur efficacité en tant que photocatalyseurs pour la production d'hydrogène est très élevée. L'activité photocatalytique plus élevée est due au transport considérablement amélioré des porteurs de charge produits par irradiation dans le cristal régulier, et l'absorption d'un spectre de lumière plus large.

Cette approche synthétique nouvelle et simple peut être le point de départ pour la production industrielle de charpentes de triazine cristallines.