复旦韩庆、郑耿锋北理邵会波Angew ： 分子定制电子质子“提取器”进步COF光催化产过氧化氢

  使用O2、水、太阳能以及半导体资料的光催化氧复原制过氧化氢具有简略易操作、能耗低、无二次污染等长处而遭到研讨者的广泛重视。三嗪基二维COF资料因其清晰的晶态结构、可以吸收可见光、易功用化、可以人工精准调控其分子结构等特色，在光催化制过氧化氢方面具有潜在的使用价值。将氧气转化为过氧化氢触及多电子和多质子化学转化，怎么根据COF规划开发具有快速接连的电子/质子转移的光催化剂是完成其高功率和选择性的要害。

  研讨标明，COF光催化的电子/质子传输才能与含氧基团的极性正相关，光催化产过氧化氢的速率：磺酸基功用化COF（SO3H-COF） 羧基功用化COF（COOH-COF）未功用化COF（H-COF）。高结晶SO3H-COF中强极性的磺酸基团拉电子性质，诱发了定向的内置电场，促进电荷的快速别离与搬迁，一起其更亲水的外表加快传质并有利于氧气的吸附，因而磺酸基团在COF中作为有用的电子/质子提取器，使光生电子和界面质子快速接连传输到活性位点(即-SO3H基团衔接的C原子)，并促进O2复原到H2O2。在可见光照射下,最佳SO3H-COF 产H2O2速率达4971 μmol g-1 h-1，在400 nm处的表观量子功率为15%，优于大多数报导的COFs基光催化剂。

  机理试验和DFT核算标明，磺酸基功用化COF（SO3H-COF）的O2吸附能羧基功用化COF（COOH-COF）未功用化COF（H-COF），这说明强极性基团的引进可以给我们供给O2吸附的高活性位。三种COFs资料在光催化O2复原制H2O2中的速决步是O2* +H++e-→ *OOH，SO3H-COF和COOH-COF的速决步吉布斯自由能小于H-COF，而且SO3H-COF具有最小能垒，这说明强极性含氧基团的引进优化了要害中间体*OOH的结合才能，从而加快了O2复原至H2O2的反响动力学。

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