聚合氮化碳（PCN）作为一类双电子氧还原反应（2e^- ORR）光催化剂，在H₂O₂的制备上引起了人们广泛的关注。然而，其2e^- ORR的低活性和低选择性极大制约了H₂O₂的生产效率。

近日，河海大学敖燕辉教授报道了利用碘离子作为隐形抑制剂终止PCN聚合（TP-PCN），形成一种准均相光催化体系用于高效生产H₂O₂。

文章要点

1）研究发现，TP-PCN具有碎裂和超薄的结构，有助于暴露丰富的边缘活性位点（AEASs（含氰基（-C≡N）和羟基（-OH）基团））。AEASs极大地提高了O₂的吸附容量、2e^- ORR的选择性和载流子的分离效率。

2）进一步的密度泛函理论（DFT）计算结果显示，AEASs可以增加O₂的吸附，降低H₂O₂的生成能垒。另外，TP-PCN中β自旋轨道的电子可以直接转移到O₂的π*轨道上，从而促进O₂的活化。

3）实验结果显示，TP-PCN具有显著提高的光催化制H₂O₂的活性，是PCN的25.4倍。

这些发现为设计具有AEASs的高性能PCN准均相光催化提供了一种新的途径，并揭示了ORR制H₂O₂过程中O₂的活化机理。

参考文献

Huinan Che, et al, Iodide-Induced Fragmentation of Polymerized Hydrophilic Carbon Nitride for High Performance Quasi-Homogeneous Photocatalytic H₂O₂ Production, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202111769

https://doi.org/10.1002/anie.202111769