环间键合电子供体结构促进了高效的双电子水氧化反应，从而实现了光催化过氧化氢的合成

《Advanced Materials》：Inter-Ring Bonding Electron Donor Structure Triggers Efficient Two-Electron Water Oxidation for Photocatalytic Hydrogen Peroxide Synthesis

本研究通过设计具有交替电子供体和受体单元的共轭聚合物，并引入双苯环结构，显著提升了无牺牲剂条件下的光催化过氧化氢（H2O2）制备效率，产率达4401 μmol g?1 h?1，太阳能到化学能转换效率达1.25%。机制研究表明，双苯环结构增强电子离域（HOMO轨道扩展），提升价带电势至1.8 V，促进低能垒位点空穴积累，从而协同提高水氧化效率。

　　

摘要

在无牺牲剂条件下，低的水氧化效率是实现高效光催化过氧化氢（H₂O₂）合成的主要障碍。在各种水氧化途径中，两电子水氧化反应（2e^? WOR）因其能直接生成H₂O₂以及具有动力学优势而备受关注。然而，目前仍缺乏有效的方法来触发这种高效的两电子水氧化反应。在这项研究中，研究人员设计并合成了含有交替电子供体和受体单元的共轭聚合物。通过引入一个由两个苯环连接而成的环间电子供体结构，成功实现了高效的两电子水氧化反应，使得H₂O₂的合成效率从1657 μmol g^?1 h^?1提高到了4401 μmol g^?1 h^?1，并且光能到化学能的转化效率（SCC）达到了1.25%。深入研究表明，环间电子供体结构促进了最高占据分子轨道（HOMO）中的电子离域，使价带电位从1.6 V提升至1.8 V，从而满足了两电子水氧化反应所需的氧化电位。此外，该结构还促进了空穴在低能障碍位点的积累，进一步将水氧化效率从874 μmol g^?1 h^?1提高到了2767 μmol g^?1 h^{?12O₂生产。}

利益冲突

作者声明没有利益冲突。