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开发高效光催化剂实现可持续光催化合成 H?O?颇具挑战。研究人员构建苯并噻唑（SZ）和苯并咪唑（MZ）基多孔有机聚合物（POPs），其在纯水中光催化产 H?O?速率分别达 3109、2700 μmol?g?1?h?1，验证一步两电子氧还原机制优势，为绿色合成 H?O?提供新思路。
过氧化氢（H?O?）作为重要的绿色工业氧化剂，在生物处理、水净化等领域应用广泛。然而，传统蒽醌氧化法生产 H?O?需高温高压、钯催化剂及有毒溶剂，能耗高且污染大。因此，开发低能耗、温和条件的光催化合成方法成为迫切需求。半导体光催化剂如 TiO?、ZnO 等存在光吸收范围窄的问题，金属基光催化剂还可能导致 H?O?分解，而多孔有机聚合物（POPs）作为无金属光催化剂，虽有潜力但多数体系需牺牲剂且合成条件苛刻。
为解决上述难题，天津相关研究机构的研究人员开展了基于苯并噻唑和苯并咪唑的 POPs 光催化剂研究。他们通过室温一步法合成了 SZ（苯并噻唑基）和 MZ（苯并咪唑基）两种 POPs，发现其在纯水中无需牺牲剂即可高效光催化合成 H?O?，相关成果发表在《Applied Catalysis A: General》。该研究为 H?O?的绿色合成提供了新策略，有望推动光催化技术的工业化应用。
研究中用到的主要关键技术方法包括：利用紫外 - 可见漫反射光谱（UV-vis DRS）确认光催化剂的光吸收性能，通过计算得出 SZ 和 MZ 的带隙分别为 1.73 eV 和 2.08 eV；借助捕获实验、电子顺磁共振（EPR）实验及理论计算探究光催化产 H?O?的机制。
结果和讨论
研究人员以 1,2,4,5 - 四氨基苯四盐酸盐与 1,3,5 - 三苯甲醛为单体，在 N,N - 二甲基乙酰胺和均三甲苯混合溶剂中制备了 MZ；采用 2,5 - 二氨基 - 1,4 - 苯二硫酚二盐酸盐与 1,3,5 - 三苯甲醛为单体合成了 SZ，实现了室温下苯并噻唑和苯并咪唑基 POPs 的便捷合成。
在模拟阳光照射下，SZ 在纯水中的光催化产 H?O?速率达 3109 μmol?g?1?h?1，MZ 为 2700 μmol?g?1?h?1，性能优于多数已报道的 POPs 基催化剂。且 SZ 在连续六次反应后仍保持高催化效率，展现出良好的稳定性。
机制研究表明，SZ 比 MZ 更倾向于一步两电子氧还原过程，验证了一步两电子氧还原在光催化产 H?O?中的优越性。苯并咪唑结构片段的引入拓宽了光催化剂的吸收光谱，使其在可见光区有强吸收能力，丰富的 N、S 杂原子促进共轭及光生载流子的迁移和分离效率，利于?O??的生成，从而提升催化活性。
结论
研究通过室温一步法成功合成了苯并噻唑连接的 POPs 材料 SZ 和苯并咪唑连接的 POPs 材料 MZ。紫外 - 可见漫反射光谱证实，咪唑结构片段的引入拓宽了光催化剂的吸收光谱，使其在可见光区表现出强吸光能力，计算得出 SZ 和 MZ 的带隙分别为 1.73 eV 和 2.08 eV。二者在纯水中无需牺牲剂即可高效光催化合成 H?O?，且 SZ 稳定性良好。机制研究明确了一步两电子氧还原过程的优势。该研究开发的新型 POPs 光催化剂为 H?O?的绿色、可持续合成提供了有效途径，有望克服传统生产方法的弊端，推动光催化技术在 H?O?合成领域的实际应用，为相关绿色化学工艺的发展奠定了基础。
