在光阳极上进行除了氧化反应之外的催化反应对于光电化学电池为更加高效率的实现太阳能燃料非常重要。

有鉴于此，南特大学Denis Jacquemin、Fabrice Odobel，日内瓦大学Eric Vauthey，克里特大学Athanassios G. Coutsolelos等报道构建了以锌卟啉作为敏化染料，TEMPO作为有机催化剂的TiO₂的染料敏化光电化学电池，展示了高效的醇氧化为醛。作者制备并且考察了两种ZnP-TEMPO催化剂体系的电化学性质、光吸收和荧光性能，此外还建立了量子化学模型进行考察。

本文要点：

（1）

作者首先测试作为染料敏化太阳能电池的光电化学性能，优化合适的染料浓度，考察染料分子结构改变导致光电系统性质区别。发现Zn-卟啉分子上修饰TEMPO的染料分子作为染料敏化太阳能电池的性能高于未修饰TEMPO分子的情况，实现了更高的J_sc和V_oc。

（2）

将这种修饰在TiO₂纳米晶薄膜上的染料分子光电极在硼酸盐缓冲液、在乙腈电解液驱动卞醇氧化反应。在硼酸盐缓冲液中最合适的pH为8，以ZnP-TEMPO作为染料分子，其中染料分子的螯合基团为异羟肟酸，实现了200 μA/cm²的光电流，法拉第效率达到82 %，TON达到26，TOF达到47 h^-1；作者发现在乙腈电解液中，染料分子的螯合基团起到非常关键的作用，由于ZnP卟啉分子具有较好的溶解性，只有当螯合基团为异羟肟酸，染料分子才能够稳定吸附在TiO₂界面上。

本文的研究为发展活性更高稳定性更好的基于TiO₂染料敏化光电催化电池系统提供经验和可能性。

参考文献

Emmanouil Nikoloudakis, Palas Baran Pati, Georgios Charalambidis, Darya S. Budkina, Stéphane Diring, Aurélien Planchat, Denis Jacquemin*, Eric Vauthey*, Athanassios G. Coutsolelos*, and Fabrice Odobel*, Dye-Sensitized Photoelectrosynthesis Cells for Benzyl Alcohol Oxidation Using a Zinc Porphyrin Sensitizer and TEMPO Catalyst, ACS Catal. 2021, 11, 12075–12086

DOI: 10.1021/acscatal.1c02609

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c02609