傳統(tǒng)蒽醌法生產(chǎn)過氧化氫（H2O2）因高能耗和環(huán)境污染問題備受關(guān)注，亟需尋找更高效、環(huán)保的替代方法。近期，顧培洋教授團(tuán)隊(duì)和路建美教授團(tuán)隊(duì)合作在人工光合作用生產(chǎn)H2O2領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，開發(fā)出一種新型D-π-A型共軛多孔聚合物光催化劑，顯著提升了H2O2的生成效率，為可持續(xù)能源轉(zhuǎn)換和環(huán)境保護(hù)提供了新思路。通過在D-π-A型共軛多孔聚合物中引入光敏劑和蒽醌基團(tuán)，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)可見光的高效吸收以及光生載流子的有效分離。這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)不僅提升了催化劑的光響應(yīng)性能，還顯著增強(qiáng)了H2O2的生成效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該催化劑在可見光照射下，H2O2的生成效率達(dá)到了3.0 mmol g-1h-1，在苯甲醇-水體系中融合了苯甲醛介導(dǎo)的自催化特性后，促進(jìn)了?OOH的關(guān)鍵物種的大量積累，從而進(jìn)一步提升了H2O2的生成效率達(dá)到驚人的140.4 mmol g-1h-1，濃度達(dá)到35.1 mmol L-1，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了49%的高量子產(chǎn)率。H2O2的生成效率提升得益于自催化機(jī)制與光催化過程協(xié)同作用，這一成果不僅展示了人工光合作用在H2O2生產(chǎn)中的巨大潛力，也為高效、可持續(xù)的工業(yè)生產(chǎn)提供了新的解決方案。相關(guān)成果以“Develo

光催化生產(chǎn)過氧化氫（H2O2）過程中，主導(dǎo)催化效率的氧還原反應(yīng)（ORR）所需的質(zhì)子（H+）僅來自于水氧化反應(yīng)（WOR），但WOR動(dòng)力學(xué)卻遠(yuǎn)弱于ORR。因此，如何加速WOR產(chǎn)生更多H+，以滿足ORR的動(dòng)力學(xué)需求，是提升光催化產(chǎn)H2O2速率的關(guān)鍵。近日，顧培洋教授團(tuán)隊(duì)和李忠玉教授團(tuán)隊(duì)合作，提出了“質(zhì)子海綿”這一概念（圖1），基于苝酰亞胺，制備了一種二甲氨基修飾的共軛微孔聚合物（CMPs）催化材料，在該領(lǐng)域取得重要進(jìn)展：二甲氨基可以促進(jìn)水分解并從水中提取H+生成季銨鹽，繼而在光催化產(chǎn)H2O2的過程中為ORR提供必需的H+，就像海綿一樣可以吸取H+之后再擠出來供給ORR。該策略不僅有助于H+的傳質(zhì)過程，還將未功能化修飾的CMPs在空氣中的產(chǎn)H2O2速率從0.06 mmol g-1h-1提升至二甲氨基功能化后的1.65 mmol g-1h-1。此外，還將二甲氨基修飾的CMPs用于光芬頓降解污染物。在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)目標(biāo)農(nóng)藥類污染物2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）竟然可以作為空穴犧牲劑提高產(chǎn)H2O2速率，因此在光催化降解過程中額外加入Fe2+，使所產(chǎn)的H2O2原位與其發(fā)生芬頓反應(yīng)產(chǎn)生?OH來加快降