过氧化氢(H2O2)是一种重要的工业化学品,也是一种潜在的能量载体。光催化合成 H2O2是传统蒽醌工艺制取 H2O2 的一个有吸引力的替代方案,但目前已探究的催化剂系统存在许多问题,包括:有限的阳光波长响应,需要牺牲试剂和活性不足。
江南大学潘成思教授、江南大学/清华大学朱永法教授等人报道了自组装四(4-羧基苯基)卟啉超分子光催化剂,仅由 H2O 和 O2 产生 H2O2,在 420 nm 和 940 nm 的量子效率分别为 14.9%和 1.1%。当模拟阳光照射和加热时,催化剂在 328 K 下实现了 1.2%的太阳能到化学物质的转换效率。
结果表明,光生电子和空穴通过在吡咯 N-H 环和羧基等不同的活性位点上反应来促进 H2O2 的生成。特别地,本文提出了一种空穴诱导 H2O2 生成过程,该过程涉及催化剂上-COOH光转化为-CO3H 基团,然后进行热分解。相关工作以 H2O2 generation from O2 and H2O on a near-infrared absorbing porphyrin supramolecular photocatalyst 为题发表在Nature Energy 上。
图 1. 四(4-羧基苯基)卟啉纳米片的表征