在进行产氧光合作用（oxygenic photosynthesis）的自然生物体中，氧化还原反应中心以物理分离的方式很好地排列，从而有效地将阳光转化为化学能。通过在光{attr}3155{/attr}中精确构建氧化和还原反应中心来模拟自然光合作用，是提高人工光合作用催化性能的理想途径。
近日，中科大徐航勋教授，武晓君教授报道了在不使用任何牺牲剂的情况下，合理设计了具有空间分离氧化还原中心的新型共价七嗪骨架（CHFs），用于水和氧气光催化合成H2O2。首次从分子水平上成功地实现了单一聚合物光催化剂中还原和氧化中心的空间分离。
本文要点
要点1. 在这种设计中，s-七嗪部分和结合的乙炔或二乙炔分别作为还原和氧化中心。研究人员以三氯七嗪与二苯丁二炔（DPDA）和二苯乙炔（DPA）为原料，分别合成了含乙炔和二乙炔键的CHF-DPDA和CHF-DPA。同时，三氯七嗪还与联苯(BP)直接反应生成CHF-BP。
要点2. 实验和计算结果表明，两电子氧还原反应发生在七嗪基团上，而两电子水氧化反应发生在CHF结合的乙炔或丁二炔上。这种独特的空间分离功能对于增强电荷分离和实现高效的H2O2生产至关重要。同时，测得含丁二炔聚合物的激子结合能仅为24 meV。要点3. 在模拟太阳辐射下，经过合理设计的CHFs可以达到0.78%的太阳能-化学转化率，超过了以往报道的光催化材料。Hao Cheng, et al, Rational Design of Covalent Heptazine Frameworks with Spatially Separated Redox Centers for High-Efficiency Photocatalytic Hydrogen Peroxide Production, Adv. Mater. 2021DOI: 10.1002/adma.202107480https://doi.org/10.1002/adma.202107480
目前评论：0