過氧化氫(H2O2)是一種重要的工業化學品,也是一種潛在的能量載體。光催化合成 H2O2是傳統蒽醌工藝制取 H2O2 的一個有吸引力的替代方案,但目前已探究的催化劑系統存在許多問題,包括:有限的陽光波長響應,需要犧牲試劑和活性不足。
江南大學潘成思教授、江南大學/清華大學朱永法教授等人報道了自組裝四(4-羧基苯基)卟啉超分子光催化劑,僅由 H2O 和 O2 產生 H2O2,在 420 nm 和 940 nm 的量子效率分別為 14.9%和 1.1%。當模擬陽光照射和加熱時,催化劑在 328 K 下實現了 1.2%的太陽能到化學物質的轉換效率。
結果表明,光生電子和空穴通過在吡咯 N-H 環和羧基等不同的活性位點上反應來促進 H2O2 的生成。特別地,本文提出了一種空穴誘導 H2O2 生成過程,該過程涉及催化劑上-COOH光轉化為-CO3H 基團,然后進行熱分解。相關工作以 H2O2 generation from O2 and H2O on a near-infrared absorbing porphyrin supramolecular photocatalyst 為題發表在Nature Energy 上。

圖 1. 四(4-羧基苯基)卟啉納米片的表征