一种用于高量子效率过氧化氢光合作用的共价有机框架

H2O2不仅是一种广泛应用于环境修复、工业合成、医疗保健等领域的绿色氧化剂，而且还是一种新兴的能源载体，具有与压缩H2相当的高能量密度。

目前，蒽醌氧化仍是大规模生产H2O2的主要途径，需要大量的能量投入，产生大量有害污染物。作为替代方案，从水和O2中光合作用生成H2O2被认为是可持续生产H2O2的绿色、安全和节能策略，并且在过去几年中引起了越来越多的关注。

然而，光催化效率仍远不能满足实际要求。探索具有优异光电性能的高效半导体光催化剂是实现理想光催化性能的关键。

在众多候选物中，氮化碳(C3N4)一直是光催化H2O2合成的主要研究重点。特别地，C3N4中的庚嗪单元在促进选择性氧还原的活性位点中起关键作用。

此外，C3N4的无金属性质还可以保护生成的H2O2免于由无机半导体中的过渡金属位点引起的快速分解。然而，C3N4光催化剂通常由于共轭不充分而存在光吸收窄和电荷复合快的问题，导致光催化性能不尽如人意。

基于对C3N4内在优点和缺陷的理解，中国苏州大学李延光教授及其同事提出了一种新的光催化剂设计策略，将活性庚嗪单元和功能连接体整合到结晶共轭聚合物骨架中.

高度共轭的分子结构可以改善有机骨架中的电子离域并增加光吸收;此外，有序的中间层π-π将为电荷转移提供高速通道，从而减少它们的复合。

与原始的C3N4相比，所得样品(表示为COF-TpHt)表现出高达800nm的更宽光吸收，并且电荷分离效率大大提高，如一系列光谱测量所证明的那样。在可见光照射下，COF-TpHt表现出11986μmolh–1g–1的高H2O2产率和在420nm处高达38%的表观量子效率(AQE)，两者均优于其他报告的有机和无机对应物。

令人印象深刻的是，COF-TpHt表现出出色的稳定性，可在长时间照射期间实现几乎线性的H2O2积累，30小时后H2O2浓度超过59mM。该研究已发表在《催化学报》上。