人們認為人工光合成H2O2是一種理想的方法,有可能取代工業蒽醌法制備H2O2(蒽醌法存在高耗能和環境毒性的問題)。但是,制備的H2O2濃度低仍然是其工業化生產面臨的最大障礙。
有鑒于此,常州大學顧培洋教授、蘇州大學路建美教授等開發高性能的多相光催化劑并建立高效的復合光催化體系,報道了一種D-π-A型共軛多孔聚合物的制備方法。
本文要點:
(1)
該聚合物含有光敏劑和具有氧化還原活性的蒽醌部分,能夠實現高達3.0 mmol g-1 h-1的高效過氧化氫生成速率。此外,通過利用苯甲醇的自催化光氧化特性,作為有助于過氧化氫生成的關鍵物種·OOH得到了大量積累,這來自于光催化循環和自催化循環的協同作用。
(2)
從機理上來看,光催化劑與苯甲醇之間的氫鍵和π-π堆積作用,降低了過渡態的能量,因此得到未曾預料的高效光合成H2O2,H2O2的生成速率高達140.4 mmol g-1 h-1,過氧化氫的濃度達到35.1 mmol L-1,表觀量子產率為49%。
這項工作為推動可持續能源轉換研究提供了關鍵的幫助。
參考文獻
Jian-Mei Lu, Danfeng Wang, Feiyang Tan, Wuzi Zhao, Shiyuan Zhou, Qingfeng Xu, Lixuan Kan, Lei Zhu, Peiyang Gu, Develop Complex Photocatalytic System of D-π-A-type Conjugated Porous Polymers and Benzyl Alcohol Mediated Autocatalysis for Practical Artificial Photosynthesis of H2O2, Angew. Chem. Int. Ed. 2025
DOI: 10.1002/anie.202425017
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202425017