石墨氮化碳g-C₃N₄在人工光合成H₂O₂越来越受到关注，但是性能受到缓慢的氧还原反应（ORR）动力学和短激发态电子寿命的阻碍。

有鉴于此，黑龙江大学井立强、Ji Bian、张紫晴等开发了一种掺杂B的g-C₃N₄（BCN），修饰配位不饱和FeOOH和CoO_x簇，在没有加入牺牲剂的情况下从水和氧气中进行光催化合成H₂O₂。

本文要点

（1）

与g-C₃N₄相比，这种催化剂在可见光下的活性提高了30倍，太阳能到化学产物的转换效率为0.75%，在已报道的g-C₃N₄的光催化剂中处于领先位置。

（2）

通过原位微秒瞬态吸收光谱表明，氧还原反应的电子转移效率达到34.1%。实验和理论结果表明，CoO_x引发空穴-水氧化，延长电子寿命，FeOOH接受电子并促进氧气分子的活化。有趣的是，发现直接一步两电子反应途径生产H₂O₂的关键在于配位不饱和FeOOH来调节O₂的Pauling型吸附构型，并且稳定过氧化物物种，抑制超氧自由基的形成。

参考文献

Liu, P., Liang, T., Li, Y. et al. Photocatalytic H₂O₂ production over boron-doped g-C₃N₄ containing coordinatively unsaturated FeOOH sites and CoO_x clusters. Nat Commun 15, 9224 (2024)

DOI: 10.1038/s41467-024-53482-0

https://www.nature.com/articles/s41467-024-53482-0