同步d-p轨道杂化与质子化态调控策略优化水氧化实现高效H2O2光合成

研究人员通过构建FeOOH-H2PO4?作为水氧化反应(WOR)助催化剂，提出"Fe-O-P d-p杂化轨道协同调控质子化态"策略，显著增强Fe-OHads键合并稳定*OH中间体，使H2O2产率提升6倍达2321 μmol·L?1，为光催化H2O2生产提供了新设计思路。

　　

这项突破性研究开创性地采用"铁-氧-磷d-p轨道杂化协同质子化态调控"策略，通过两步光沉积法构建了双功能助催化剂FeOOH/BiVO₄/Au体系。其中金(Au)作为氧还原反应活性位点，而经磷酸浸渍形成的H₂PO₄^?@FeOOH则通过Fe-O-P轨道杂化效应，巧妙地将铁d带中心上移，显著增强了*OH中间体的吸附稳定性。原位傅里叶变换红外光谱(FTIR)和密度泛函理论(DFT)计算证实，这种独特的电子结构调控不仅加速了水氧化反应(WOR)过程中的电子转移，更将2e^?途径选择性提升至新高度。优化后的催化剂在纯水体系中实现了2321 μmol·L^?1的H₂O₂产率，创下了铋基光催化剂的新纪录。该研究为开发高效人工光合系统提供了重要的分子设计范式。