通过太阳能结合H₂O和O₂被认为是用于H₂O₂合成的圣杯反应，但其效率一直受到O₂在水溶液中的溶解度低和副反应难以抑制的影响。

近日，苏州大学康振辉教授，华中科技大学张延荣教授报道了构建了一个以超疏水/超亲氧Pd/A/BiVO₄为基础的三相体系，采用双通道途径产生H₂O₂，其中H₂O₂主要是利用大气O₂一步两电子ORR生成。这种相对分离的催化剂和产物体系成功地避免了H₂O₂的分解，有助于积累高浓度的H₂O₂溶液。

文章要点

1）首先用改进的水热法制备了BiVO₄，然后通过分子间APTMS的脱水缩合反应以及APTMS与BiVO₄表面羟基的反应，在BiVO₄表面自组装了APTMS分子层。通过光还原方法负载Pd，最终得到Pd/A/BiVO₄。在静电作用下，PdCl₄^2-被吸附在A/BiVO₄表面的−NH³⁺基团上，然后被还原并与−NH₂结合。

2）研究发现，与−NH₂的相互作用调节了Pd/A/BiVO₄上的Pd局域电子，电子调谐的Pd是用于ORR的高亲和力位点。此外，得益于足够的光吸收，延长的载流子寿命，显著提高了Pd/A/BiVO₄的转移速率，太阳光能量就可以有效地注入O₂和H₂O中，产生H₂O₂。此外，Pd/A/BiVO₄的催化和光电响应中心都集中在Pd-O_x位点，即双位点效应。

本研究的结果将为设计新型光催化剂和构建高性能光催化体系提供新的机会。提出的概念强调了在太阳能驱动的H₂O和O₂化学转化为H₂O₂过程中低能耗和低环境污染的理想前景，并呼吁进一步努力调整催化剂结构，以进一步提高这种绿色H₂O₂的生产效率。

参考文献

Minghui Sun, et al, Bifunctional Pd‑O_x Center at the Liquid−Solid−Gas Triphase Interface for H₂O₂ Photosynthesis, ACS Catal. 2022

DOI: 10.1021/acscatal.1c05324

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c05324